CN102279138A - 复合片磨耗自动测试设备 - Google Patents

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包玉合
张玉岗
郭建国
刘俊涛
窦明
卢灿华
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Abstract

本发明公开了一种复合片磨耗自动测试设备，它包括机架和试验控制系统，其中，机架上设有复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构，所述复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构均与控制系统连接。该测试设备，通过模拟工况状态下复合片与砂轮之间的相对运动，更好的满足了复合片在实际使用中的磨耗性能检测的要求，并通过自动控制系统的配置，有效地提高了复合片检测试验数据的准确性和测试的工作效率，而且操作简便，减轻了劳动强度。

Description

复合片磨耗自动测试设备
 
技术领域
本发明属于超硬刀具材料PCD或者PCBN的检测试验领域，用于制造高性能的超硬材料切割和钻进工具，具体是一种复合片磨耗自动测试设备。
背景技术
超硬材料复合片（PCD和PCBN）合成后需要对其性能进行检测。目前各复合片生产厂家多以砝码和连通液压缸推动复合片在砂轮上研磨，砂轮每隔一段时间转速进行一次调整来保证线速度恒定。这就造成1）复合片脱离砂轮就会跑到液压连通器的前端极限，所造成复合片试验时无法摆离砂轮，砂轮边沿会呈现凹弧形，弧形较深时会崩落，造成试验数据不准确；2）由于复合片和砂轮不能脱离，不能很好模拟实际工作时最常和最多的车削状态下复合片的性能；3）砂轮线速度非实时调整，会造成试验时砂轮线速度实际呈现较大的锯齿状。为解决上述问题，结合现代控制技术开发研制了一种全新的全自动复合片磨耗测试设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够更好的满足复合片在实际使用中的磨耗性能检测的要求，提高检测的准确性和测试效率，而且操作简便的复合片磨耗自动测试设备。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种自动复合片磨耗测试设备包括机架和试验控制系统，其中，机架上设有复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构，所述复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构均与控制系统连接。
所述磨耗试验砂轮机构由砂轮、砂轮驱动电机和固定座组成，驱动电机位于所述机架的底部，砂轮通过砂轮轴与固定座连接，并通过传动件与砂轮驱动电机连接。
所述复合片摆动机构包括线性滑轨、滑动座、凸轮和用于驱动凸轮的凸轮电机，所述滑动座与凸轮配合连接，并在凸轮的带动下沿线性滑轨移动。
所述复合片进给机构包括直线滑轨、复合片支座和伺服电机，其中，伺服电机与直线滑轨固定连接，复合片支座通过丝杠与伺服电机连接，并可沿直线滑轨移动。
所述试验控制系统包括PLC控制器和位移传感器，PLC控制器通过A/D模块与位移传感器信号连接，通过D/A模块分别于所述砂轮驱动电机、减速电机和伺服电机信号连接，位移传感器安装在所述复合片支座上，PLC控制器设有触摸式人机界面。
所述砂轮驱动电机采用变频电机。
所述凸轮电机连接有摆线针轮减速器。
所述位移传感器采用激光位移传感器。
本发明的复合片磨耗自动测试设备，通过模拟工况状态下复合片与砂轮之间的相对运动，更好的满足了复合片在实际使用中的磨耗性能检测的要求，并通过自动控制系统的配置，有效地提高了复合片检测试验数据的准确性和测试的工作效率，而且操作简便，减轻了劳动强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明中控制系统原理图。
具体实施方式
参看图1、图2、图3，一种自动复合片磨耗测试设备包括机架1和试验控制系统，其中，机架1上设有复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构，所述复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构均与控制系统连接。其中，磨耗试验砂轮机构由砂轮6、砂轮驱动电机2和固定座5组成，固定座5安装在机架1的顶部，砂轮驱动电机2位于所述机架1的底部，砂轮6通过砂轮轴16与固定座5连接，并通过传动件与砂轮驱动电机2连接。砂轮驱动电机2采用变频电机，可以实时调整砂轮6的转速，并使砂轮6的转速更加平稳。所述复合片摆动机构包括线性滑轨4、滑动座13、凸轮12和用于驱动凸轮12的凸轮电机3，所述线性滑轨4固定安装在所述机架1的顶部，凸轮12位于线性滑轨4中间部位设置的通孔内，凸轮12通过凸轮轴与凸轮电机3连接，在凸轮12与凸轮电机3之间设有摆线针轮减速器(图中未示)，以便保证凸轮12旋转的平稳。滑动座13与凸轮12配合连接，并在凸轮12的带动下沿线性滑轨4移动。所述复合片进给机构包括直线滑轨11、复合片支座8和伺服电机10，其中，直线滑轨11与所述滑动座13固定连接，并随滑动座13一起摆动。伺服电机9与直线滑轨11固定连接，复合片支座8通过丝杠9与伺服电机10连接，并在丝杠9的带动下沿直线滑轨11移动，以实现复合片7的进给。所述试验控制系统包括PLC控制器17和位移传感器14，PLC控制器17用于各部动作的自动控制，它通过A/D模块17-3与位移传感器14信号连接，通过D/A模块17-2分别于所述砂轮驱动电机2、凸轮电机3和伺服电机10信号连接。位移传感器14安装在所述复合片支座8上，用于实时监测复合片7与所述砂轮6之间的间隙，位移传感器14采用激光位移传感器。PLC控制器17设有触摸式人机界面17-1，用于试验控制系统的操作。图中标号18是接近开关，15是传感器反射板，2-1是变频器。
工作时，首先砂轮6会在人机界面17-1所设定的初始直径以25m/s运行，同时凸轮电机3带动凸轮12进而带动进给机构摆动，进给机构不工作。这时复合片7离砂轮6较远，可按动0.5mm钮，伺服电机10会驱动复合片7每次前进0.5mm，当砂轮6和复合片7很近时按0.05mm钮，伺服电机10带动丝杠9推动复合片7以0.05mm每次的速度靠近砂轮6，直到复合片7和砂轮6接触，然后按自动工作开始自动进给，复合片摆动机构每摆动一个来回，伺服电机10驱动丝杠9带动复合片7前进一次，每次最小0.002mm（由丝杆9的节距，伺服电机10的分辨率和触摸人机界面17-1进给脉冲设定决定）可设定为0.002mm的整数倍。
开始自动工作时PLC控制器17会记下初始时位移传感器14所测得的初始位移量S0，随着伺服电机10的进给复合片7对砂轮6不断磨削，位移传感器14会随着丝杠9进给前进，这时所测量值为当前的位移值S1，当前位移值和初始位移值的差值就是砂轮6的直径变化量ΔD，初始直径为D0，当前直径为D1，D1=D0-ΔD,又有要求初始和当前线速度恒定，则有D0*ω0=D1*ω1,即ω1=（1+ΔD/（D0-ΔD））ω0，这样通过PLC控制器17对数据处理后调整变频器2-1频率来改变砂轮驱动电机2转速，从而达到砂轮6恒线速度的目的。同时记录下ΔD变化达到设定砂轮6直径磨削变化后，自动停机退回。从而实现自动磨耗的目的。也解决了其他类型的复合片磨耗设备存在的问题，更好的满足实际需求。

Claims (8)

1.一种复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：它包括机架和试验控制系统，其中，机架上设有复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构，所述复合片进给机构、复合片摆动机构和磨耗试验砂轮机构均与控制系统连接。
2.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述磨耗试验砂轮机构由砂轮、砂轮驱动电机和固定座组成，驱动电机位于所述机架的底部，砂轮通过砂轮轴与固定座连接，并通过传动件与砂轮驱动电机连接。
3.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述复合片摆动机构包括线性滑轨、滑动座、凸轮和用于驱动凸轮的凸轮电机，所述滑动座与凸轮配合连接，并在凸轮的带动下沿线性滑轨移动。
4.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述复合片进给机构包括直线滑轨、复合片支座和伺服电机，其中，伺服电机与直线滑轨固定连接，复合片支座通过丝杠与伺服电机连接，并可沿直线滑轨移动。
5.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述试验控制系统包括PLC控制器和位移传感器，PLC控制器通过A/D模块与位移传感器信号连接，通过D/A模块分别于所述砂轮驱动电机、减速电机和伺服电机信号连接，位移传感器安装在所述复合片支座上，PLC控制器设有触摸式人机界面。
6.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述砂轮驱动电机采用变频电机。
7.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述凸轮电机连接有摆线针轮减速器。
8.如权利要求1所述的复合片磨耗自动测试设备，其特征在于：所述位移传感器采用激光位移传感器。
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