CN103481187A - 一种研磨设备的自动加压方法 - Google Patents

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Abstract

一种研磨设备的自动加压方法，包括以下步骤：（1）空载时，磨盘重力通过下弹簧压板传递到下弹簧上，此时上弹簧不受压，下弹簧的弹力等于磨盘自重值；（2）控制下弹簧的弹力逐渐变小，其减小量即为加载压力，此时上弹簧不受压；（3），直到下弹簧的弹力为零，加载压力等于磨盘自重载荷，此时，上弹簧与下弹簧均不受压；（4）当下弹簧的弹力为零时，控制下弹簧的压力由零逐渐变大，此时，下弹簧不受压，整体所施加的加载压力等于自重值加上上弹簧的压力；实现加载压力从小于磨盘自重载荷到大于磨盘自重载荷的连续调节。本发明同时实现施加大于磨盘自重和小于磨盘自重载荷、控制精度高、稳定性良好、低成本。

Description

一种研磨设备的自动加压方法
技术领域
本发明涉及一种研磨设备的自动加压方法，尤其用于精密立式球体研磨机床或平面（单面、双面）研磨/抛光机床。
背景技术
精密立式球体研磨机床和平面研磨/抛光机床的加工载荷的精确可控性和稳定性是影响所加工产品最终质量的一个关键因素。对产品的表面质量和材料去除率有着直接的影响。因此加压装置是精密机床的关键组成部分。
目前，国内的精密球体研磨机床和平面研磨/抛光机床的加压系统多数是由气缸或者液压缸带动一组弹簧加压机构实现压力加载，这种弹簧加压机构的特点是加压精度高，稳定性好，总体成本低，但这种结构存在一种缺陷，即在弹簧加压前，其磨盘自重必先施加到工件上，使这种加压机构无法实现小于磨盘自重的加压，但在部分工件进行超精研或者抛光时，所需要的加工载荷往往小于磨盘自重。一些机床的加压系统采用了弹簧拉挂式加压机构，但这种加压机构只能实现小于磨盘自重的压力加载，而无法实现大于磨盘自重的压力加载。因此，目前采用的加压系统无法满足所有加工工序的载荷要求，有必要开发一种能够同时实现施加大于磨盘自重和小于磨盘自重载荷的加压方法。
发明内容
为了克服已有加压系统的无法同时实现施加大于磨盘自重和小于磨盘自重载荷的不足，本发明提供一种同时实现施加大于磨盘自重和小于磨盘自重载荷、控制精度高、稳定性良好、低成本的研磨设备的自动加压方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种研磨设备的自动加压方法，实现该加压方法的装置包括上弹簧和下弹簧，所述上弹簧的下端安装在研磨设备的磨盘的上方，所述上弹簧的上端安装在上弹簧压板下方，所述上弹簧压板与用以带动上弹簧压板上下运动的上升降驱动机构连接，所述下弹簧的上端安装在所述磨盘的下方，所述下弹簧的下端安装在下弹簧压板上，所述下弹簧压板与用以带动下弹簧压板上下运动的下升降驱动机构连接，所述上弹簧压板、磨盘和下弹簧压板同轴设置，所述自动加压方法包括以下步骤：
（1）空载时，即加载压力为零，磨盘重力通过下弹簧压板传递到下弹簧上，此时上弹簧不受压，下弹簧的弹力等于磨盘自重值；
（2）控制所述下升降驱动机构，带动下弹簧压板逐渐向下运动，下弹簧的弹力逐渐变小，其减小量即为加载压力，此时上弹簧不受压；
（3）直到下弹簧的弹力为零，加载压力等于磨盘自重载荷，磨盘重力完全施加在磨盘下方的工件上，此时，上弹簧与下弹簧均不受压；
（4）当下弹簧的弹力为零时，控制所述上升降驱动机构带动上弹簧压板向下运动，上弹簧的压力由零逐渐变大，此时，下弹簧不受压，整体所施加的加载压力等于自重值加上上弹簧的压力；实现加载压力从小于磨盘自重载荷到大于磨盘自重载荷的连续调节。
进一步，所述自动加压方法还包括以下步骤：
（5）加载工序完成后，先将上升降驱动机构复位，再将下升降驱动机构复位。
本发明的技术构思为：通过在磨盘上、下方各安装一组压缩弹簧，并通过相应的上、下压力传感器数值，计算得到作用于磨盘下方工件上的压力，来控制加压装置的启停，具体压力加载过程和控制方法见具体实施方案。
本发明的有益效果主要表现在：1.同时实现施加大于磨盘自重和小于磨盘自重载荷。2.压力加载精度高，稳定性好。3.装置整体成本低。
附图说明
图1是本发明中加压装置的结构示意图。
图2是本发明中设置加载压力小于磨盘自重时，两组弹簧压缩状态示意图。
图3是本发明中设置加载压力等于磨盘自重时，两组弹簧压缩状态示意图。
图4是本发明中设置加载压力大于磨盘自重时，两组弹簧压缩状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种研磨设备的自动加压方法，实现该加压方法的装置包括上弹簧3和下弹簧4，所述上弹簧3的上端安装在上弹簧压板12下方，所述上弹簧3的下端安装在研磨设备的磨盘8的上方，所述上弹簧压板12与用以带动上弹簧压板上下运动的上升降驱动机构连接，所述下弹簧4的上端安装在所述磨盘8的下方，所述下弹簧4的下端安装在下弹簧压板11上，所述下弹簧压板11与用以带动下弹簧压板上下运动的下升降驱动机构连接，所述上弹簧压板12、磨盘8和下弹簧压板11同轴设置，所述自动加压方法包括以下步骤：
（1）空载时，即加载压力为零，磨盘重力通过下弹簧压板传递到下弹簧上，此时上弹簧不受压，下弹簧的弹力等于磨盘自重值；
（2）控制所述下升降驱动机构，带动下弹簧压板逐渐向下运动，下弹簧的弹力逐渐变小，其减小量即为加载压力，此时上弹簧不受压；
（3）直到下弹簧的弹力为零，加载压力等于磨盘自重载荷，磨盘重力完全施加在磨盘下方的工件上，此时，上弹簧与下弹簧均不受压；
（4）当下弹簧的弹力为零时，控制所述上升降驱动机构带动上弹簧压板向下运动，上弹簧的压力由零逐渐变大，此时，下弹簧不受压，整体所施加的加载压力等于自重值加上上弹簧的压力；实现加载压力从小于磨盘自重载荷到大于磨盘自重载荷的连续调节。
进一步，所述自动加压方法还包括以下步骤：
（5）加载工序完成后，先将上升降驱动机构复位，再将下升降驱动机构复位。
本实施例中，所述上弹簧压板12与上压力传感器2连接，所述下弹簧压力板11与下压力传感器10连接。
再进一步，所述上压力传感器2、下压力传感器10采用轮辐式结构，当然也可以选用其他结构。
所述上弹簧3和下弹簧4分别包括4～8根压缩弹簧，均布于所述磨盘一圈上。
更进一步，所述上升降驱动机构和下升降驱动机构采用加压杆1，所述加压杆1上方设有用以带动加压杆上下运动的加压驱动系统14，所述上弹簧压板12、磨盘8、下弹簧压板11依次同轴安装于所述加压杆1上，所述加压杆1的上部设有触发块，所述触发块与所述上弹簧压板12之间的距离等于或大于下弹簧4承受研磨设备的磨盘自重的形变量。该处的大于通常取稍微大于即可，按照工程实际来说，稍微大于的情况可以留有余量，保证工作的稳定性。
所述上升降驱动机构和下升降驱动机构采用加压杆1，所述加压杆1上方设有用以带动加压杆上下运动的加压驱动系统14，所述上压力传感器2、上弹簧压板12、磨盘8、下弹簧压板11、下压力传感器10依次同轴安装于所述加压杆1上，所述加压杆1的上部设有触发块，所述触发块与所述上压力传感器2之间的距离等于或大于下弹簧4承受研磨设备的磨盘自重的形变量。该处的大于通常取稍微大于即可，按照工程实际来说，稍微大于的情况可以留有余量，保证工作的稳定性。
将上升降驱动机构和下升降驱动机构统一为加压杆的方式属于一种优选的方案，当然，也可以选择上升降驱动机构和下升降驱动机构分别进行控制，只要能够实现加载压力连续调节即可。
本实施例的加压装置中，上弹簧3安装于上弹簧压板12与磨盘8之间，下弹簧4安装与磨盘8与下弹簧压板11之间；上压力传感器2，上弹簧压板12，磨盘8，下弹簧压板11，下压力传感器10依次同轴安装于加压杆1上，采用间隙配合；承重盘9安装于加压杆底端，用圆螺母5固定，用于承受加压杆1上所安装零件的重量。
加压杆1上端具有加压驱动系统14（可以是气压、液压或其它机械进给机构），实现加压杆1的上下移动；在所装配上压力传感器2上方位置具有加压凸台，用于实现压力加载；加压杆1采用中空结构，用于放置传感器数据线；上压力传感器2和下压力传感器10均采用轮辐式结构，其中，上压力传感器2用于测量施加载荷大于磨盘（包括磨盘8，研磨盘6）自重情况下所施加的额外压力；下压力传感器10用于测量空载状态下磨盘自重，以及测量施加载荷小于磨盘自重情况下加压杆1承受的磨盘重量，将两个压力传感器所测压力经过计算，即可得到实际加载到工件7上的压力。测得的压力值反馈给控制系统13，通过驱动加压系统14，实现施加载荷小于磨盘自重或大于上研磨自重的自动加压；上弹簧3和下弹簧4分别包括4～8根压缩弹簧，均布于磨盘一定半径的圆周上，有利于压力的均匀加载。
本加压装置的加压方式是通过加压杆1与加压驱动系统14后，使加压杆1上下运动，从而带动弹簧变形而使压力通过研磨盘6施加到工件7上，具体加压过程如下：
空载时，磨盘重力通过下弹簧压板11传递到下压力传感器10上，此时上压力传感器2与上弹簧3均不受压，下压力传感器10的读数等于磨盘自重值；当加载压力小于磨盘自重时，所加载的部分压力由研磨盘6下方的工件7承受，下弹簧4所受压力变小，下压力传感器10所受压力相应减小，其减小量即为加载压力，此时，上弹簧3与上压力传感器2均不受压，两组弹簧的压缩状态如图2所示；当加载压力等于磨盘自重载荷时，磨盘重力完全施加在磨盘下方的工件7上，此时，上弹簧3与下弹簧4均不受压，两组弹簧的压缩状态如图3所示；当加载压力大于磨盘自重时，加压杆1上的加压凸台向上加压传感器1加压，最终作用在研磨盘6下方的工件7上，此时，下弹簧4不受压，整体所施加的压力等于自重值加上上压力传感器2所受压力，两组弹簧的压缩状态如图4所示。
上述即为整个压力的加载过程，设上压力传感器2的读数为F1，下压力传感器10的读数为F2，在空载状态下下压力传感器10的读数等于磨盘自重值，设为G，则在整个压力加载过程中，工件实际所受的压力F=G+F1-F2，因此，可以通过简单的计算即可得到实际所施加的压力F，从而实现了压力从小于磨盘自重到大于磨盘自重的整体可控。
实例：实测磨盘自重520Kg，弹簧加压极限10KN，取重力加速度g=9.8Kg/s2，则所述加压装置的加压极限约为15KN。使用丝杆升降机构与加压杆1连接，在磨盘下方均布3个称重传感器，用于测量实际加载压力。取0～15KN内的30组加压值进行加压试验，加压结束后测试其实际压力，重复测量三次，所得数据如下表所示。从表中数据可以看到，所述加压装置具有良好的重复性与稳定性，并且其加压最大误差不超过110N，即误差小于0.74%，具有较高的加压精度。实际加压测试数据参照下表1：
Figure BDA0000383455050000071
Figure BDA0000383455050000081
表1。

Claims (2)

1.一种研磨设备的自动加压方法，实现该加压方法的装置包括上弹簧和下弹簧，所述上弹簧的下端安装在研磨设备的磨盘的上方，所述上弹簧的上端安装在上弹簧压板下方，所述上弹簧压板与用以带动上弹簧压板上下运动的上升降驱动机构连接，所述下弹簧的上端安装在所述磨盘的下方，所述下弹簧的下端安装在下弹簧压板上，所述下弹簧压板与用以带动下弹簧压板上下运动的下升降驱动机构连接，所述上弹簧压板、磨盘和下弹簧压板同轴设置，所述自动加压方法包括以下步骤：
（1）空载时，即加载压力为零，磨盘重力通过下弹簧压板传递到下弹簧上，此时上弹簧不受压，下弹簧的弹力等于磨盘自重值；
（2）控制所述下升降驱动机构，带动下弹簧压板逐渐向下运动，下弹簧的弹力逐渐变小，其减小量即为加载压力，此时上弹簧不受压；
（3）直到下弹簧的弹力为零，加载压力等于磨盘自重载荷，磨盘重力完全施加在磨盘下方的工件上，此时，上弹簧与下弹簧均不受压；
（4）当下弹簧的弹力为零时，控制所述上升降驱动机构带动上弹簧压板向下运动，上弹簧的压力由零逐渐变大，此时，下弹簧不受压，整体所施加的加载压力等于自重值加上上弹簧的压力；实现加载压力从小于磨盘自重载荷到大于磨盘自重载荷的连续调节。
2.如权利要求1所述的一种研磨设备的自动加压方法，所述自动加压方法还包括以下步骤：（5）加载工序完成后，先将上升降驱动机构复位，再将下升降驱动机构复位。
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