CN102626899B - 一种磁斥力自动恒压进给装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械磨削加工领域，公开了一种磁斥力自动恒压进给装置，其包括：底座，设置在所述底座上的磁斥力进给机构，驱动所述磁斥力进给机构运动的驱动机构和控制所述驱动机构动作的恒压进给控制系统。本发明利用同极性磁铁互斥的原理，通过实时控制前后级磁铁的位置以及它们之间的距离来控制前后级移动座之间的互斥力，由于该力直接通过工件作用于磨削工具，因此可实现工件的恒压柔性进给，本发明装置摩擦阻力矩小、运动灵活、传动效率高、精度高，且结构简单，操作方便。

Description

一种磁斥力自动恒压进给装置

技术领域

本发明涉及机械磨削加工领域，特别是涉及一种磁斥力自动恒压进给装置。

背景技术

恒压进给装置广泛应用于机械磨削加工领域，如精密磨削加工机床、磨耗比测定仪等。目前，恒压进给装置主要采用液压方式(液压油缸)和机械(弹簧、杠杆)方式实现。采用液压油缸方式实现恒压进给的主要缺点是液压系统各部件之间相对运动的阻尼大，力的传递复杂，反应慢，且不能精确实现较小进给的恒压控制。通过弹簧和杠杆等机械装置实现的恒压进给方式机械结构复杂，压力控制不准确，且不能实现无级调压和柔性进给。

在自动或半自动磨削机床上，由于磨削加工是一种精加工方法，一般加工余量较小，要求保证较高的加工精度和表面粗糙度就需要具有运动灵活、控制精确的恒压自动进给系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种运动灵活、控制精确的恒压自动进给系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种磁斥力自动恒压进给装置，其包括：底座1，设置在所述底座1上的磁斥力进给机构，驱动所述磁斥力进给机构运动的驱动机构和控制所述驱动机构动作的恒压进给控制系统。

其中，所述磁斥力进给机构包括前级移动单元和后级移动单元；

所述前级移动单元包括：安装在所述底座1上的前级移动座5，与所述前级移动座5前端相连接的工件夹具3，以及固定在所述前级移动座5后端的前级磁铁7；

所述后级移动单元包括：安装在所述底座1上的后级移动座13，安装在所述后级移动座13前端的压力检测部件，以及安装在所述压力检测部件前端的后级磁铁16。

其中，所述驱动机构包括：步进马达12，其通过联轴器10和滚珠丝杠9与所述后级移动座13连接。

其中，所述恒压进给控制系统与所述步进马达12连接。

其中，所述前级移动座5和后级移动座13分别通过前级导轨6和后级导轨8安装在所述底座1上，所述前级导轨6和后级导轨8为交叉圆柱滚子导轨。

其中，所述夹具3与所述前级移动座5前端通过转接轴4连接。

其中，所述压力检测部件包括：安装在所述后级移动座13前端的压力传感器14，和设置在所述压力传感器14和后级磁铁16之间的压力块15。

其中，所述后级移动座13后端安装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠9连接。

其中，所述底座1上设置有马达安装座11，所述步进马达12安装在所述马达安装座11上。

其中，所述前级磁铁7和后级磁铁16的相对面设置为相同磁性。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的磁斥力自动恒压进给装置，利用同极性磁铁互斥的原理，通过实时控制前后级磁铁的位置以及它们之间的距离来控制前后级移动座之间的互斥力，由于该力直接通过工件作用于磨削工具，因此可实现工件的恒压柔性进给，本发明装置摩擦阻力矩小、运动灵活、传动效率高、精度高，且结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明实施例的磁斥力自动恒压进给装置的结构主视图；

图2是本发明实施例的磁斥力自动恒压进给装置的结构侧视图；

图3是本发明实施例的磁斥力自动恒压进给装置的控制流程示意图。

其中，1：底座；2：地脚；3：夹具；4：转接轴；5：前级移动座；6：前级导轨；7：前级磁铁；8：后级导轨；9：滚珠丝杠；10：联轴器；11：马达安装座；12：步进马达；13：后级移动座；14：压力传感器；15：压力块；16：后级磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参照图1和图2，为本发明实施例的磁斥力自动恒压进给装置的结构主视图和俯视图，该装置主要包括用于支撑整个装置的若干个地脚2、设置在地脚2上的底座1、设置在底座1上的磁斥力进给机构、驱动磁斥力进给机构运动的驱动机构和控制驱动机构动作的恒压进给控制系统。

其中，磁斥力进给机构包括前级移动单元和后级移动单元。前级移动单元包括：前级移动座5、前级导轨6、前级磁铁7、夹具3以及转接轴4；前级移动座5通过前级导轨6安装在底座1上，前级移动座5的前端通过转接轴4与工件夹具3相连接，前级磁铁7通过磁铁固定套(图中未示出)固定在前级移动座5的后端；后级移动单元包括：后级移动座13、后级导轨8、后级磁铁16以及压力检测部件；后级移动座13通过后级导轨8安装在底座1上，后级移动座13的前端设置压力检测部件，压力检测部件的前端设置后级磁铁16；压力检测部件包括安装在后级移动座13前端的压力传感器14和设置在压力传感器14前端的压力块15。

驱动磁斥力进给机构运动的驱动机构包括安装在马达安装座11上的步进马达12，马达安装座11安装在底座1上，步进马达12通过联轴器10和滚珠丝杠9与后级移动座13连接，从而带动后级移动座13前后移动；后级移动座13后端设置有滚珠丝杠螺母(图中未示出)，滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠9配合连接。

恒压进给控制系统与步进马达12相连，控制步进马达12的动作。

上述前级导轨6与后级导轨8设计为交叉圆柱滚子导轨，将导轨固定块固定于底座1上，同时导轨移动块分别固定于前、后级移动座上，即实现前、后级移动座与底座1的连接，这样可以最大限度的减少了压力值的损耗，增加恒压进给控制的精度。转接轴4的前端与夹具3配合并夹紧，转接轴4的后端直接固定在前级移动座5的前端部，根据夹紧工件的不同，可设计多种相应的夹具3。压力传感器14直接固定于后级移动座13的前端，后级磁铁16所受到的互斥力通过压力块15传递给压力传感器14。步进马达12通过马达安装座11固定在底座1上，通过联轴器10将步进马达驱动轴与滚珠丝杠9相连，滚珠丝杠9与固定在后级移动座13上的滚珠丝杠螺母配合，在步进马达12的驱动下，通过滚珠丝杠9与滚珠丝杠螺母的相对运动实现后级移动座13的前后移动。通过控制后级移动座13与前级移动座5之间的距离来控制前级移动座夹具3夹持工件相对于磨削工具的压力。

压力传感器14实时检测前、后级磁铁之间由互斥力产生的压力值，恒压进给控制系统根据检测压力值实时控制步进马达12，即可实现夹具3上工件对磨削工具压力的控制，并根据磨削工具加工工件位置变化引起压力值变化的规律，恒压控制系统实现自动恒压补偿进给控制的功能。

上述实施例所述的磁斥力自动恒压进给装置的工作原理为：步进马达12通过联轴器10、小螺距滚珠丝杠9带动后级移动单元前后移动，其主要特征是在一定距离内，利用同极性磁铁互斥的原理，通过限制前后级磁铁的位置以及它们之间的距离使前后级移动座之间产生互斥力。后级磁铁16的位置是由步进马达12控制后级移动座13确定，在步进马达12不运转的情况下其相对位置保持不变；前级磁铁7的位置是由工件和磨削工具加工位置决定的。两级磁铁之间的距离越小，磁铁之间的互斥力就越大，由于前级磁铁7固定在前级移动座5上，工件固定在前级移动座5前端的夹具3上，且工件直接与磨削工具相接触，工件会把该力直接作用于磨削工具上，因此工件就会对磨削工具施压一定的压力。后级磁铁16通过压力块15将该互斥力传递给固定在后级移动座13上的压力传感器14，该压力传感器14通过检测应变片的变形计算出该压力值的大小，该压力值即为工件作用于磨削工具上的压力值。压力传感器14将检测的压力值传递给恒压进给控制系统，系统通过与预先设定压力值的对比判断工件对磨削工具作用力的大小。如果压力值小于设定压力值的最小值，步进马达12就会带动后级移动座13向缩小前后级磁铁距离的方向运转，随着距离的缩小互斥力就会增大，当压力传感器14检测到前后级磁铁间的压力值处于设定最大和最小压力值范围之内(大于设定压力值的最小值，小于设定压力值的最大值)时步进马达12停止运行；如果压力传感器14检测到前后级磁铁间的压力值大于设定压力值的最大值时，步进马达12就会朝向增加前后级磁铁距离的方向运转，随着距离的增加互斥力就会减小，当压力传感器14检测到压力值减小到在设定范围内时，步进马达12停止运行。通过控制步进马达12的运转来控制后级磁铁16与前级磁铁7之间的距离，即控制前级移动座5上工件对磨削工具作用力，实现工件的自动恒压进给。

参照图3，示出了磁斥力自动恒压进给装置控制流程示意图，控制系统电路主要包括输入电路、运算电路、控制电路、驱动电路。在工件与磨削工具分别装夹完毕后，通过控制面板设定所需控制压力值，然后启动控制系统。在控制系统启动后，压力传感器14开始周期性的检测两级磁铁之间的压力值，同时将该值传递给恒压进给控制系统，控制系统将检测的压力值与设定的压力值进行对比分析。如果压力值小于设定压力值的最小值，控制系统就会向步进马达驱动器发送指令，步进马达12就会带动后级移动座13向缩小前后级磁铁距离的方向运转，随着距离的缩小互斥力就会增大，当压力传感器14检测到前后级磁铁间的压力值处于设定最大和最小压力值范围之内(大于设定压力值的最小值，小于设定压力值的最大值)时，控制系统就会发送指令使步进马达12停止运行；如果压力传感器14检测到前后级磁铁间的压力值大于设定压力值的最大值时，控制系统就会发送指令使步进马达12朝向增加前后级磁铁距离的方向运转，随着距离的增加互斥力就会减小，当压力传感器14检测到压力值减小到小于设定压力值的最大值，大于设定压力值的最小值时，控制系统就会发出指令使步进马达12停止运行。控制系统通过周期性的检测、处理、发送信号实现工件自动恒压进给运动的控制。

由上述实施例可知，本发明装置具有以下优点：

1、利用同极性磁铁互斥的原理，在此装置的前后移动座之间安装两个极性相同的磁铁，通过控制后级移动座的位置以及前后级移动座之间距离的大小来控制前级移动座上工件相对于磨削工具作用力的大小。施加于磨削工具上的压力属于无接触传递压力，在满足恒压要求的同时实现了工件的柔性进给。

2、本发明装置采用数控系统控制，可以实时检测工件作用于磨削工具的压力值，实现工件的自动恒压进给，压力值的精度远远高于简单的机械进给方式和普通的液压进给方式，且结构简单、使用方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，包括：底座(1)，设置在所述底座(1)上的磁斥力进给机构，驱动所述磁斥力进给机构运动的驱动机构和控制所述驱动机构动作的恒压进给控制系统；

所述磁斥力进给机构包括前级移动单元和后级移动单元；

所述前级移动单元包括：安装在所述底座(1)上的前级移动座(5)，与所述前级移动座(5)前端相连接的夹具(3)，以及固定在所述前级移动座(5)后端的前级磁铁(7)；

所述后级移动单元包括：安装在所述底座(1)上的后级移动座(13)，安装在所述后级移动座(13)前端的压力检测部件，以及安装在所述压力检测部件前端的后级磁铁(16)；

所述前级磁铁(7)和后级磁铁(16)的相对面设置为相同磁性。

2.如权利要求1所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述驱动机构包括：步进马达(12)，其通过联轴器(10)和滚珠丝杠(9)与所述后级移动座(13)连接。

3.如权利要求2所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述恒压进给控制系统与所述步进马达(12)连接。

4.如权利要求1所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述前级移动座(5)和后级移动座(13)分别通过前级导轨(6)和后级导轨(8)安装在所述底座(1)上，所述前级导轨(6)和后级导轨(8)为交叉圆柱滚子导轨。

5.如权利要求1所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述夹具(3)与所述前级移动座(5)前端通过转接轴(4)连接。

6.如权利要求1所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述压力检测部件包括：安装在所述后级移动座(13)前端的压力传感器(14)，和设置在所述压力传感器(14)和后级磁铁(16)之间的压力块(15)。

7.如权利要求2所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述后级移动座(13)后端安装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠(9)连接。

8.如权利要求2所述的磁斥力自动恒压进给装置，其特征在于，所述底座(1)上设置有马达安装座(11)，所述步进马达(12)安装在所述马达安装座(11)上。