CN105081924B - 一种光学变倍cnc磨床及控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学变倍CNC磨床，包括加工机台，加工机台上设有XY轴调整平台和用于装夹工件的UV工作台，XY轴调整平台上设有可调整前后、左右位置的三角度调整装置，加工机台后侧设有后支架，后支架上设有可变放大倍数的光学变倍投影装置，加工机台正对光学变倍投影装置的下方设有透射光源，UV工作台上设有永磁磁台，永磁磁台位于光学变倍投影装置和透射光源之间，三角度调整装置上设有切削装置。本发明切削精度高、方便调节、可变放大倍数。

Description

一种光学变倍CNC磨床及控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及加工工件的磨削设备，特别涉及一种光学变倍CNC磨床及控制系统及控制方法。

背景技术

目前，现有的CNC磨床具有以下缺点：1、传统光学磨线工具磨床通过操作者手动改变各缸回路的流量及流向来控制各缸的位移及运动方向，使两油缸的油保持一定的比例关系，从而使磨架上的磨头获得相应的曲线轨迹。加工精度及效率都非常低。2、经数控改造过的光学工具磨床并不是全闭环控制，加工精度不稳定，机械加工中的误差得不到补偿。3、光学工具磨床为卧式，装夹工件时，操作员需走到侧面进行装夹，影响工作效率。

现有的工件加工机床光学投影设备，虽备有20倍镜头和50倍镜头，但存在以下缺陷：1、当20倍镜头需换成50倍镜头时，需把20倍镜头顺着牙孔拆下来，再把50倍镜头装上去才可以使用，不方便操作，操作时灰尘易掉入光学系统，影响光路清晰度。2、当加工两头大小不一样的零件时，透射光无法保证清晰度，加工精度也得不到保障。3、上下异形及工件需加工斜度时，加工不方便。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种切削精度高、方便调节、可变放大倍数的光学变倍CNC磨床。

为解决现有技术的上述缺陷，本发明提供的技术方案是：一种光学变倍CNC磨床，包括加工机台，所述加工机台上设有XY轴调整平台和用于装夹工件的UV工作台，XY轴调整平台和UV工作台分别装有位置变化反馈的光学尺，所述XY轴调整平台上设有可调整前后、左右位置的三角度调整装置，所述加工机台后侧设有后支架，所述后支架上设有可变放大倍数的光学变倍投影装置，所述加工机台正对所述光学变倍投影装置的下方设有透射光源，所述UV工作台上设有永磁磁台工件安装座，所述永磁磁台工件安装座位于所述光学变倍投影装置和透射光源之间，所述三角度调整装置上设有切削装置，切削装置上设有上下行程刻度尺。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述XY轴调整平台上设有X轴和Y轴、用于控制X轴转动的X轴伺服马达、用于控制Y轴转动的Y轴伺服马达，所述三角度调整装置受所述X轴伺服马达和Y轴伺服马达驱动作前后、左右移动。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述UV工作台上设有U轴和V轴、用于控制U轴转动的U轴伺服马达、用于控制V轴转动的V轴伺服马达，所述UV工作台受所述U轴伺服马达和V轴伺服马达驱动作前后、左右移动。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述三角度调整装置包括底座，所述底座上设有铸件A，所述铸件A上设有通过该铸件A调节水平圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件B，所述铸件B上设有由该铸件B调节两侧圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件C，所述铸件C上设有可调节上下圆周角位移位置的铸件D，所述铸件C与所述铸件D可脱开连接和锁紧连接。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述铸件A的上平面为向下凹陷的弧形面，所述弧形面的中部设有一齿条安装孔，所述齿条安装孔的一侧壁设有一齿条，所述齿条上啮合有一小齿轮，所述小齿轮的轮轴上端设有一伞齿轮，所述伞齿轮的一侧连接有一水平调角度杆，所述弧形面的两端分别设有一弧形槽，两个所述弧形槽内均设有可转动一定角度、用于锁紧或松开铸件A和铸件B的第一锁紧杆；

用搬手让水平调角度杆作顺时针和逆时针转动，90度安装配对的伞齿轮将水平调角度杆的旋转运动转换为小齿轮的旋转运动，小齿轮与齿条的咬合运动将带动铸件B在铸件A作圆周角位移；

手动旋转两个所述第一锁紧杆顺时针旋动时，会将铸件B和铸件A锁紧在一起，手动旋转两个所述第一锁紧杆逆时针旋动时，会将铸件B和铸件A松开；

所述铸件B的上平面为一内凹的弧形面，与铸件C的弧形面相吻合，所述铸件B的弧形面中部设有一通孔，所述通孔内穿设有一丝杆，所述丝杆上设有一万向节，所述铸件B的上弧形面两端均设有一倒T形槽，两个所述倒T形槽内均设有一T形头，两个所述T形头由第二锁紧杆连接；

用搬手让所述丝杆作顺时针和逆时针转动，当所述丝杆顺时针旋动时，万向节将所述丝杆的旋转运动转为直线运动，带动铸件C向一个方向作圆周角位移，所述丝杆逆时针旋动时，铸件C向另一个方向作圆周角位移，手动旋转第二锁紧杆、顺时针旋时，将铸件C和铸件B锁紧在一起，手动旋转第二锁紧杆、逆时针旋时，将铸件C和铸件B松开；

所述铸件D的中心位置设有一蜗轮、与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述铸件D的一侧设有多个用于锁紧铸件D和铸件C的第三锁紧杆，所述铸件D的另一侧设有切削装置；

所述铸件D实行上下方向弧形摆角度时，用搬手让蜗杆作顺时针和逆时针转动，蜗杆顺时针旋动时，铸件D上的蜗轮受力，带动铸件D往上方向作圆周角位移，蜗杆逆时针旋动时，铸件D往下方向作圆周角位移；手动旋转第三锁紧杆，顺时针旋动时，将铸件D和铸件C锁紧在一起，逆时针旋动第三锁紧杆时将松开铸件D和铸件C。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述光学变倍投影装置包括密封的投影箱，所述投影箱的前侧设有投影屏幕，所述投影箱内设有四道反射影像组件和用于放大反射影像、并可以相互切换放大倍数的50倍放大镜组和20倍放大镜组，所述四道反射影像组件最后一道反射的影像经过50倍放大镜组或20倍放大镜组放大后，再经第四道反光镜反射，将加工工件的正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，所述四道反射影像组件包括第一镜筒和第二镜筒，所述第一镜筒呈垂直状态，所述第二镜筒呈水平状态，所述第二镜筒的后端照射入口设有呈45°倾斜向下的第一道反光镜，所述第二镜筒的前端照射出口设有45°倾斜向下的第二道反光镜和与第二道反光镜成复合角度的第三道反光镜，所述投影箱的后侧设有用于反射第三道反光镜反射影像至投影屏幕的第四道反光镜；

所述透射光源位于所述第一镜筒的正下方，加工工件位于所述透射光源与所述第一镜筒之间；

所述透射光源照射工件后，影像进入第一镜筒，第一镜筒将影像转为平行光照射在第一道反射镜上，根据光的反射原理，影像将变成工件的反像顺时针旋转45度照射向第二镜筒，第二镜筒将影像转为平行光照射向第二道反光镜，经第二道反光镜反射，工件的影像将变成正像逆时针旋转90度的影像反射向第三道反光镜，第三道反光镜将影像反射为反像逆时针旋转90度后的影像，反射向20倍放大镜组或50倍放大镜组，20倍放大镜组或50倍放大镜组将影像放大后照射向第四道反光镜，第四道反光镜将影像转换为正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕上显示。

作为本发明光学变倍CNC磨床的一种改进，还包括落射光源和落射光源反光板，所述落射光源反光板设置在所述第一镜筒正上方，所述落射光源的落射光经落射光源反光板反射，至上而下反射到工件的上表面上，工件表面的成型反射经四道反射影像组件反射和20倍放大镜组或50倍放大镜组后，再经第四道反光镜反射到投影屏幕上。

本发明的另一目的是提供一种光学变倍CNC磨床的控制系统，包括NC控制单元、用于储存加工程序、加工记录的存储单元，用于显示NC控制单元处理结果的LCD显示单元，用于键入加工程序的MDI单元，用于接收NC控制单元输出指令的AC伺服放大器，用于执行NC控制单元输出指令的传动装置，用于反馈并放大传动装置处理结果的光学变倍投影装置；

所述传动装置包括XY轴调整平台、UV工作台、三角度调整装置和切削装置，XY轴调整平台为X轴伺服马达和Y轴伺服马达依NC控制单元给出的命令进行快速位移和直线插补运动和圆弧插补运动，或依手摇脉冲发生器进行手动操作位移，X轴的运动方向为前后，Y轴的运动方向为左右；

UV工作台为U轴伺服马达和V轴伺服马达依NC控制单元给出的命令进行快速位移，或依手摇脉冲发生器进行手动操作位移，U轴具有与X、Y轴进行三轴联动位移插补的功能，UV工作台上装设有永磁磁台，永磁磁台上吸附工件进行加工，U轴的运动方向为前后，V轴的运动方向为左右，光学尺将切削装置的运动位置变化实时的以电信号反馈给AC驱动放大器。

本发明还提供一种光学变倍CNC磨床的控制方法，包括以下步骤：

A)根据加工工件的需要，可以对XY轴调整平台上的三角度调整装置进行三个方向的角度调整，可以对工件进行多方向斜度加工；

B)将已刻画工件的20倍或50倍图胶片夹紧在投影屏幕上，以供参考；

C)将加工工件装夹在UV工作台的永磁磁台上，通过人工操作UV轴手摇脉冲发生器给伺服电机发出指令，移动UV工作台位置以及升降UV工作台高度，调整合适的工件位置及高度，以达到工件外形的放大影像与倍图胶片图形完全吻合；

D)用MDI键盘人工编写一组加工程序并存储，或将已转换为G代码的程序导入到存储单元，以备调用；

E)开启切削装置，电主轴沿上下方向上下往复运动，通过自身的高速转动，将带动砂轮可对工件进行旋转切削加工；

F)通过人工操作，移动XY轴调整平台，砂轮切削试磨工件，找到G代码程序或人工编写程序的原点，即程序零点；

G)调用G代码程序给NC控制单元并启动程序，NC控制单元依程序及机台设定的刀具补偿，对程序进行运算和补偿，以快速定位，直线插补，圆弧插补的方式给AC驱动放大器指令，AC驱动放大器控制X,Y,U轴进行运动(X,Y轴进行插补运动，特殊加工件有多个相同的成型位需要加工时，可在X,Y轴走完一段G代码程序后，U轴进行快速定位，再从复走这段G代码程序，无需人工暂停再定位进行加工)，工作台的运动导致光学尺读数头的位置变化，并以电信号反馈给AC驱动放大器，光学尺的实际位移和与程序的理论位移所产生的差异，经AC驱动放大器进行运算补偿，重新给伺服马达输入命令补偿运动，以实现以实际位移控制的全闭环运动控制；

H)工作台的运动带动切削装置对工件进行切削加工，整个过程通过投影放大(依需要可以为20倍或50倍放大)在投影屏幕上实时的显示出来，操作员可以非常直观的查看和了解加工过程及进度，砂轮切削出来的成型部看是否与倍图吻合，如果达不到吻合的效果，可以中断程序进行程序补偿，或在加工过程中进行补偿，以达到与倍图吻合的效果，实现投影放大进行高精度的加工。

与现有技术相比，本发明的优点是：1、首先设计为立式磨床，XY轴调整平台(即砂轮切削工作台)位于人体左侧，方便操作员拆装砂轮，UV工作台(即装夹工件工作台)位于人体右侧，方便操作员拆装工件，都无需走动，提高工作效率。

2、三角度调整装置，通过降低齿轮速比，蜗轮蜗杆传动并自锁，可对三个向进行角度调整，解决工件要求加工各种角度。

3、通过光学尺反馈，可补偿机械中的各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，从而实现全闭环控制。

4、机床改为立式后，砂轮工作台及工件装夹工作台的位置，方向都发生了变化，工件装夹方向比对卧式机床则顺时针旋转了90度，投影放大的的影像不利于操作者观察，加工，光学投影装置通过一组反光镜，把影像逆时针旋转90度投影在屏幕上，解决了影像方向不利人观看的问题。

5、转换20倍，50倍的倍率，是在光学投影装置内部进行卡位切换，简单方便。

6、增加有落射光源，并配有落射光源反光板，当光源与反光板的入射角，同反光板与工件的出射角相等时，开启落射光就能反射工件的表面轮廓。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图。

图2是本发明主视图。

图3是本发明控制模块结构图。

图4是本发明控制方法流程方框图。

图5是本发明三角度调整装置立体结构示意图。

图6是本发明三角度调整装置铸件A结构示意图。

图7是本发明三角度调整装置铸件B结构示意图。

图8是本发明三角度调整装置铸件A、铸件B、铸件C和铸件D组合结构示意图。

图9是本发明三角度调整装置铸件A和铸件B连接原理图。

图10是本发明三角度调整装置铸件B和铸件C，铸件C和铸件D的连接原理图。

图11是本发明光学变倍投影装置左视投影原理图。

图12是本发明光学变倍投影装置轴测投影原理图。

图13是本发明光学变倍投影装置右视投影原理图。

图14是本发明光学变倍投影装置带投影屏幕立体图。

图15是本发明光学变倍投影装置带投影屏幕主视图。

附图标记名称：1、底座 2、齿条安装孔 3、齿条 4、小齿轮 5、伞齿轮 6、水平调角度杆 7、弧形槽 8、第一锁紧杆 9、通孔 10、丝杆 11、万向节 12、倒T形槽 13、T形头 14、第二锁紧杆 15、蜗轮 16、蜗杆 17、第三锁紧杆 18、切削装置 31、投影屏幕 32、四道反射影像组件 33、50倍放大镜组 34、20倍放大镜组 35、透射光源 36、加工工件 37、落射光源38、落射光源反光板 21、第一镜筒 22、第二镜筒 23、第一道反光镜 24、第二道反光镜 25、第三道反光镜 26、第四道反光镜 101、加工机台 102、XY轴调整平台 103、UV工作台 104、三角度调整装置 105、后支架 106、光学变倍投影装置 108、永磁磁台工件安装座，109、刻度尺 110、X轴伺服马达 111、Y轴伺服马达 112、V轴伺服马达 113、U轴伺服马达。

具体实施方式

下面就根据附图对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，一种光学变倍CNC磨床，包括加工机台101，加工机台101上设有XY轴调整平台102和用于装夹工件的UV工作台103，XY轴调整平台102上设有可调整前后、左右位置的三角度调整装置104，加工机台101后侧设有后支架105，后支架105上设有可变放大倍数的光学变倍投影装置106，加工机台101正对光学变倍投影装置106的下方设有透射光源35，UV工作台103上设有永磁磁台工件安装座108，永磁磁台工件安装座108位于光学变倍投影装置106和透射光源35之间，三角度调整装置104上设有切削装置18，切削装置18上设有上下行程的刻度尺109，XY轴调整平台102和UV工作台103上均设有与丝杆平行、并把运动的位置变化实时的以电信号反馈给AC驱动放大器，实际位移和理论位移所产生的差异经AC驱动放大器进行运算补偿，重新给伺服马达输入命令的光学尺。

优选的，XY轴调整平台102上设有X轴和Y轴、用于控制X轴转动的X轴伺服马达110、用于控制Y轴转动的Y轴伺服马达111，三角度调整装置104受X轴伺服马达110和Y轴伺服马达111驱动作前后、左右移动。

优选的，UV工作台103上设有U轴和V轴、用于控制U轴转动的U轴伺服马达113、用于控制V轴转动的V轴伺服马达112，UV工作台103受U轴伺服马达113和V轴伺服马达112驱动作前后、左右移动。

如图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，三角度调整装置104，包括底座1，底座1上设有铸件A，铸件A上设有通过该铸件A调节水平圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件B，铸件B上设有由该铸件B调节两侧圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件C，铸件C上设有可调节上下圆周角位移位置的铸件D，铸件C与铸件D可脱开连接和锁紧连接。

优选的，铸件A的上平面为向下凹陷的弧形面，弧形面的中部设有一齿条安装孔2，齿条安装孔2的一侧壁设有一齿条3，齿条3上啮合有一小齿轮4，小齿轮4的轮轴上端设有一伞齿轮5，伞齿轮5的一侧连接有一水平调角度杆6，弧形面的两端分别设有一弧形槽7，两个弧形槽7内均设有可转动一定角度、用于锁紧或松开铸件A和铸件B的第一锁紧杆8。

铸件A和铸件B的连接及分开的原理图，当顺时针旋动H方向4时，Q往11方向运动，通过45度斜面将力传递给R,R往9的方向运动，R的T型头镶在A的T型槽里面，将锁紧铸件B和铸件A,当逆时针旋动H时，将松开铸件B和铸件A。

优选的，用搬手让水平调角度杆6作顺时针和逆时针转动，90度安装配对的伞齿轮5将水平调角度杆6的旋转运动转换为小齿轮4的旋转运动，小齿轮4与齿条3的咬合运动将带动铸件B在铸件A作圆周角位移。

优选的，手动旋转两个第一锁紧杆8顺时针旋动时，会将铸件B和铸件A锁紧在一起，手动旋转两个第一锁紧杆8逆时针旋动时，会将铸件B和铸件A松开。

优选的，铸件B的上平面为内凹的弧形面，与铸件C的弧形面相吻合，铸件B的弧形面中部设有一通孔9，通孔9内穿设有一丝杆10，丝杆10上设有一万向节11，铸件B的上弧形面两端均设有一倒T形槽12，两个倒T形槽12内均设有一T形头13，两个T形头13由第二锁紧杆14连接。

铸件B和铸件C连接原理图，当顺时针旋动K方向4时，S往11方向运动，同时W往12方向运动，通过45度斜面将力传递给T,T往9方向动动，T的T型头镶在铸件B的T型槽里面，将锁紧铸件铸件C,和铸件B，当逆时针旋动K时，将松开铸件C和铸件B。

优选的，用搬手让丝杆10作顺时针和逆时针转动，当丝杆10顺时针旋动时，万向节11将丝杆10的旋转动动转为直线运动，带动铸件C向一个方向作圆周角位移，丝杆10逆时针旋动时，铸件C向另一个方向作圆周角位移，手动旋转第二锁紧杆14、顺时针旋时，将铸件C和铸件B锁紧在一起，手动旋转第二锁紧杆14、逆时针旋时，将铸件C和铸件B松开。

优选的，铸件D的中心位置设有一蜗轮15、与蜗轮15啮合的蜗杆16，铸件D的一侧设有多个用于锁紧铸件D和铸件C的第三锁紧杆17，铸件D的另一侧设有切削装置18。

优选的，铸件D实行上下方向弧形摆角度时，用搬手让蜗杆16作顺时针和逆时针转动，蜗杆16顺时针旋动时，铸件D上的蜗轮15受力，带动铸件D往上方向作圆周角位移，蜗杆16逆时针旋动时，铸件D往下方向作圆周角位移；手动旋转第三锁紧杆17，顺时针旋动时，将铸件D和铸件C锁紧在一起，逆时针旋动第三锁紧杆17时将松开铸件D和铸件C。

本实用新型的工作原理是：当进行水平方向摆角度时，用搬手让水平调角度杆作顺时针和逆时针转动，90度安装配对的伞齿轮5将水平调角度杆6的旋转运动转换为小齿轮4的旋转运动，小齿轮4与齿条3的咬合运动将带动铸件B在铸件A作水平圆周角位移。

当进行侧面方向弧形摆角度时，用搬手让丝杆作顺时针和逆时针转动，当丝杆顺时针旋动时，万向节将丝杆的旋转动动转为直线运动，带动铸件C向一个方向作圆周角位移，丝杆逆时针旋动时，铸件C向另一个方向作圆周角位移。

当进行上下方向弧形摆角度时，用搬手让蜗杆作顺时针和逆时针转动，蜗杆顺时针旋动时，铸件D上的蜗轮受力，带动铸件D往上方向作圆周角位移，蜗杆逆时针旋动时，铸件D往下方向作圆周角位移；本产品三角度调整装置，可以调整磨头的往复磨削角度，方便对工件进行磨削异形的同时磨削斜度。

如图11、图12、图13、图14和图15所示，光学变倍投影装置106包括密封的投影箱，投影箱的前侧设有投影屏幕31，投影箱内设有四道反射影像组件32和用于放大反射影像、并可以相互切换放大倍数的50倍放大镜组33和20倍放大镜组34，四道反射影像组件32最后一道反射的影像经过50倍放大镜组33或20倍放大镜组34放大后，将加工工件的正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕31。

优选的，四道反射影像组件2包括第一镜筒21和第二镜筒22，第一镜筒21呈垂直状态，第二镜筒22呈水平状态，第二镜筒22的后端照射入口设有呈45°倾斜向下的第一道反光镜23，第二镜筒22的前端照射出口设有45°倾斜向下的第二道反光镜24和与第二道反光镜成复合角度的第三道反光镜25，投影箱的后侧设有用于反射第三道反光镜25反射影像至投影屏幕31的第四道反光镜26。

优选的，还包括透射光源35，透射光源35位于第一镜筒21的正下方，加工工件36位于透射光源35与第一镜筒21之间。

优选的，透射光源35照射工件后，影像进入第一镜筒21，第一镜筒21将影像转为平行光照射在第一道反射镜23上，根据光的反射原理，影像将变成工件的反像顺时针旋转45度照射向第二镜筒22，第二镜筒22将影像转为平行光照射向第二道反光镜24，经第二道反光镜24反射，工件的影像将变成正像逆时针旋转90度的影像反射向第三道反光镜25，第三道反光镜25将影像反射为反像逆时针旋转90度后的影像，反射向20倍放大镜组34或50倍放大镜组33，20倍放大镜组34或50倍放大镜组33将影像放大后照射向第四道反光镜26，第四道反光镜26将影像转换为正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕1上显示。

优选的，还包括落射光源37和落射光源反光板38，落射光源反光板38设置在第一镜筒21正上方，落射光源37的落射光经落射光源反光板38反射，至上而下反射到工件的上表面上，工件表面的成型反射再经第一镜筒21，再经过四道反射影像组件32和20倍放大镜组34或50倍放大镜组33后，反射到投影屏幕1上。

本实用新型的工作原理：影像经带角度的反光镜组反射，再经20倍放大镜组34到第四道反光镜26的光距，再到投影屏幕1的光距进行放大，影像将变成20倍放大逆时针旋转90度后在投影屏幕1上陈现出来，50倍放大只需换切换到50倍放大镜组33，影像将变成50倍放大逆时针旋转90度在投影屏幕1上陈现出来。

当工件的下部分较大，而上部分成型部较小时，透射光照射工件时，由于光线的直线传播性，工件的下部分将遮挡住透射光，成型部得不到完全透射无法清晰的在投影屏幕1上显示出来，这时需开启落射光源按键，落射光经落射光源反光板38反射，至上而下反射到工件的上表面上，工件表面的成型反射再经第一镜筒21，四道反射影像组件32，20倍放大镜组34，反射到投影屏幕1上，得到清晰的工件成型表面影像，解决因工件的特殊性，透射光无法清晰投影的尴尬。

如图3所示，一种光学变倍CNC磨床的控制系统，包括NC控制单元201、用于储存加工程序、加工记录的存储单元202，用于显示NC控制单元201处理结果的LCD显示单元203，用于键入加工程序的MDI单元204，用于接收NC控制单元201输出指令的AC伺服放大器205，用于执行NC控制单元201输出指令的传动装置206，用于反馈并放大传动装置206处理结果的光学变倍投影装置207。

每个单元的具体作用如下：NC控制单元，相当于机床的控制系统，负责接收，编辑程序和发出命令，各程序命令在这里运算和处理，并把处理后的命令发送给下一工作站，执行过程及结果通过显示单元LCD显示出来。

MDI单元，是用MDI键盘人工输入加工程序(一组命令)之后，机床调用此程序可根据这一程序进行加工。

存储单元，用来存储各项参数设定，加工程序存储，加工记录存储。

AC伺服放大器，是接收NC控制单元程序给出的命令，放大后通过位置，速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位。

伺服马达209，将AC伺服放大器输入的命令(电压控制信号)转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。

丝杆210，将伺服马达的旋转运动转换成直线运动。

切削装置，是机床内置凸轮运转装置将伺服马达Z的旋转运动转化为高速电主轴E的上下直线运动，运动方向为上下方向，E的直线运动采用直线轴承作为运动轨道，保证其稳定性，经济性。E的轴端装设有砂轮，在高速旋转的情况下可对工件进行切削。

光学尺208，是指光学尺依工作台的直线运动，把运动的位置变化实时的以电信号反馈给AC驱动放大器，实际位移和理论位移所产生的差异经AC驱动放大器进行运算补偿，重新给伺服马达输入命令，以实现以实际位移控制的全闭环控制。

传动装置包括XY轴调整平台、UV工作台、三角度调整装置和切削装置211，XY轴调整平台为X轴伺服马达和Y轴伺服马达依NC控制单元给出的命令进行快速位移和直线插补运动和圆弧插补运动，或依手摇脉冲发生器进行手动操作位移，X轴的运动方向为前后，Y轴的运动方向为左右。

UV工作台为U轴伺服马达和V轴伺服马达依NC控制单元给出的命令进行快速位移，或依手摇脉冲发生器进行手动操作位移，U轴具有与X、Y轴进行三轴联动位移插补的功能，UV工作台上装设有永磁磁台，永磁磁台上吸附工件进行加工，U轴的运动方向为前后，V轴的运动方向为左右，光学尺将切削装置的运动位置变化实时的以电信号反馈给AC驱动放大器。

如图4所示，一种光学变倍CNC磨床的控制方法，包括以下步骤：

A)根据加工工件的需要，可以对XY轴调整平台上的三角度调整装置进行三个方向的角度调整，可以对工件进行多方向斜度加工；

B)将已刻画工件的20倍或50倍图胶片夹紧在投影屏幕上，以供参考；

C)将加工工件装夹在UV工作台的永磁磁台上，通过人工操作UV轴手摇脉冲发生器给伺服电机发出指令，移动UV工作台位置以及升降UV工作台高度，调整合适的工件位置及高度，以达到工件外形的放大影像与倍图胶片图形完全吻合；

D)用MDI键盘人工编写一组加工程序并存储，或将已转换为G代码的程序导入到存储单元，以备调用；

E)开启切削装置，电主轴沿上下方向上下往复运动，通过自身的高速转动，将带动砂轮可对工件进行旋转切削加工；

F)通过人工操作，移动XY轴调整平台，砂轮切削试磨工件，找到G代码程序或人工编写程序的原点，即程序零点；

G)调用G代码程序给NC控制单元并启动程序，NC控制单元依程序及机台设定的刀具补偿，对程序进行运算和补偿，以快速定位，直线插补，圆弧插补的方式给AC驱动放大器指令，AC驱动放大器控制X,Y,U轴进行运动(X,Y轴进行插补运动，特殊加工件有多个相同的成型位需要加工时，可在X,Y轴走完一段G代码程序后，U轴进行快速定位，再从复走这段G代码程序，无需人工暂停再定位进行加工)，工作台的运动导致光学尺读数头的位置变化，并以电信号反馈给AC驱动放大器，光学尺的实际位移和与程序的理论位移所产生的差异，经AC驱动放大器进行运算补偿，重新给伺服马达输入命令补偿运动，以实现以实际位移控制的全闭环运动控制；

H)工作台的运动带动切削装置对工件进行切削加工，整个过程通过投影放大(依需要可以为20倍或50倍放大)在投影屏幕上实时的显示出来，操作员可以非常直观的查看和了解加工过程及进度，砂轮切削出来的成型部看是否与倍图吻合，如果达不到吻合的效果，可以中断程序进行程序补偿，或在加工过程中进行补偿，以达到与倍图吻合的效果，实现投影放大进行高精度的加工。

本发明的优点是：1、首先设计为立式磨床，XY轴调整平台(即砂轮切削工作台)位于人体左侧，方便操作员拆装砂轮，UV工作台(即装夹工件工作台)位于人体右侧，方便操作员拆装工件，都无需走动，提高工作效率。

2、三角度调整装置，通过降低齿轮速比，蜗轮蜗杆传动并自锁，可对三个向进行角度调整，解决工件要求加工各种角度。

3、通过光学尺反馈，可补偿机械中的各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，从而实现全闭环控制。

4、机床改为立式后，砂轮工作台及工件装夹工作台的位置，方向都发生了变化，工件装夹方向比对卧式机床则顺时针旋转了90度，投影放大的的影像不利于操作者观察，加工，光学投影装置通过一组反光镜，把影像逆时针旋转90度投影在屏幕上，解决了影像方向不利人观看的问题。

5、转换20倍，50倍的倍率，是在光学投影装置内部进行卡位切换，简单方便。

6、增加有落射光源，并配有落射光源反光板，当光源与反光板的入射角，同反光板与工件的出射角相等时，开启落射光就能反射工件的表面轮廓。

Claims (3)

1.一种光学变倍CNC磨床，包括加工机台，所述加工机台上设有XY轴调整平台和用于装夹工件的UV工作台，所述XY轴调整平台上设有可调整前后、左右位置的三角度调整装置，所述加工机台后侧设有后支架，所述后支架上设有可变放大倍数的光学变倍投影装置，所述加工机台正对所述光学变倍投影装置的下方设有透射光源，所述UV工作台上设有永磁磁台，所述永磁磁台位于所述光学变倍投影装置和透射光源之间，所述三角度调整装置上设有切削装置，所述切削装置上设有上下行程刻度尺，其特征在于，所述XY轴调整平台上设有X轴和Y轴、用于控制X轴转动的X轴伺服马达、用于控制Y轴转动的Y轴伺服马达，所述三角度调整装置受所述X轴伺服马达和Y轴伺服马达驱动作前后、左右移动，所述UV工作台上设有U轴和V轴、用于控制U轴转动的U轴伺服马达、用于控制V轴转动的V轴伺服马达，所述UV工作台受所述U轴伺服马达和V轴伺服马达驱动作前后、左右移动，所述三角度调整装置包括底座，所述底座上设有铸件A，所述铸件A上设有通过该铸件A调节水平圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件B，所述铸件B上设有由该铸件B调节两侧圆周角位移位置、并可脱开连接和锁紧连接的铸件C，所述铸件C上设有可调节上下圆周角位移位置的铸件D，所述铸件C与所述铸件D可脱开连接和锁紧连接；所述铸件A的上平面为向下凹陷的弧形面，所述弧形面的中部设有一齿条安装孔，所述齿条安装孔的一侧壁设有一齿条，所述齿条上啮合有一小齿轮，所述小齿轮的轮轴上端设有一伞齿轮，所述伞齿轮的一侧连接有一水平调角度杆，所述弧形面的两端分别设有一弧形槽，两个所述弧形槽内均设有可转动一定角度、用于锁紧或松开铸件A和铸件B的第一锁紧杆；用搬手让水平调角度杆作顺时针和逆时针转动，90度安装配对的伞齿轮将水平调角度杆的旋转运动转换为小齿轮的旋转运动，小齿轮与齿条的咬合运动将带动铸件B在铸件A作圆周角位移；手动旋转两个所述第一锁紧杆顺时针旋动时，会将铸件B和铸件A锁紧在一起，手动旋转两个所述第一锁紧杆逆时针旋动时，会将铸件B和铸件A松开；所述铸件B的上平面为内凹的弧形面，与铸件C的弧形面相吻合，所述铸件B的弧形面中部设有一通孔，所述通孔内穿设有一丝杆，所述丝杆上设有一万向节，所述铸件B的上弧形面两端均设有一倒T形槽，两个所述倒T形槽内均设有一T形头，两个所述T形头由第二锁紧杆连接；用搬手让所述丝杆作顺时针和逆时针转动，当所述丝杆顺时针旋动时，万向节将所述丝杆的旋转运动转为直线运动，带动铸件C向一个方向作圆周角位移，所述丝杆逆时针旋动时，铸件C向另一个方向作圆周角位移，手动旋转第二锁紧杆、顺时针旋时，将铸件C和铸件B锁紧在一起，手动旋转第二锁紧杆、逆时针旋时，将铸件C和铸件B松开；所述铸件D的中心位置设有一蜗轮、与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述铸件D的一侧设有多个用于锁紧铸件D和铸件C的第三锁紧杆，所述铸件D的另一侧设有切削装置；所述铸件D实行上下方向弧形摆角度时，用搬手让蜗杆作顺时针和逆时针转动，蜗杆顺时针旋动时，铸件D上的蜗轮受力，带动铸件D往上方向作圆周角位移，蜗杆逆时针旋动时，铸件D往下方向作圆周角位移；手动旋转第三锁紧杆，顺时针旋动时，将铸件D和铸件C锁紧在一起，逆时针旋动第三锁紧杆时将松开铸件D和铸件C，所述光学变倍投影装置包括密封的投影箱，所述投影箱的前侧设有投影屏幕，所述投影箱内设有四道反射影像组件和用于放大反射影像、并可以相互切换放大倍数的50倍放大镜组和20倍放大镜组，所述四道反射影像组件最后一道反射的影像经过50倍放大镜组或20倍放大镜组放大后，将加工工件的正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕；

所述四道反射影像组件包括第一镜筒和第二镜筒，所述第一镜筒呈垂直状态，所述第二镜筒呈水平状态，所述第二镜筒的后端照射入口设有呈45°倾斜向下的第一道反光镜，所述第二镜筒的前端照射出口设有45°倾斜向下的第二道反光镜和与第二道反光镜成复合角度的第三道反光镜，所述投影箱的后侧设有用于反射第三道反光镜反射影像至投影屏幕的第四道反光镜；所述透射光源位于所述第一镜筒的正下方，加工工件位于所述透射光源与所述第一镜筒之间；所述透射光源照射工件后，影像进入第一镜筒，第一镜筒将影像转为平行光照射在第一道反射镜上，根据光的反射原理，影像将变成工件的反像顺时针旋转45度照射向第二镜筒，第二镜筒将影像转为平行光照射向第二道反光镜，经第二道反光镜反射，工件的影像将变成正像逆时针旋转90度的影像反射向第三道反光镜，第三道反光镜将影像反射为反像逆时针旋转90度后的影像，反射向20倍放大镜组或50倍放大镜组，20倍放大镜组或50倍放大镜组将影像放大后照射向第四道反光镜，第四道反光镜将影像转换为正像逆时针旋转90度的影像照射向投影屏幕上显示。

2.根据权利要求1所述的光学变倍CNC磨床，其特征在于，还包括落射光源和落射光源反光板，所述落射光源反光板设置在所述第一镜筒正上方，所述落射光源的落射光经所述落射光源反光板反射，至上而下反射到工件的上表面上，工件表面的成型反射再经第一镜筒，再经过四道反射影像组件和20倍放大镜组或50倍放大镜组后，反射到投影屏幕上。

3.一种采用权利要求1所述光学变倍CNC磨床的光学变倍CNC磨床的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)根据加工工件的需要，可以对XY轴调整平台上的三角度调整装置进行三个方向的角度调整，可以对工件进行多方向斜度加工；

B)将已刻画工件的20倍或50倍图胶片夹紧在投影屏幕上，以供参考；

C)将加工工件装夹在UV工作台的永磁磁台上，通过人工操作UV轴手摇脉冲发生器给伺服电机发出指令，移动UV工作台位置以及升降UV工作台高度，调整合适的工件位置及高度，以达到工件外形的放大影像与倍图胶片图形完全吻合；

D)用MDI键盘人工编写一组加工程序并存储，或将已转换为G代码的程序导入到存储单元，以备调用；

E)开启切削装置，电主轴沿上下方向上下往复运动，通过自身的高速转动，将带动砂轮可对工件进行旋转切削加工；

F)通过人工操作，移动XY轴调整平台，砂轮切削试磨工件，找到G代码程序或人工编写程序的原点，即程序零点；

G)调用G代码程序给NC控制单元并启动程序，NC控制单元依程序及机台设定的刀具补偿，对程序进行运算和补偿，以快速定位，直线插补，圆弧插补的方式给AC伺服放大器指令，AC伺服放大器控制X,Y,U轴进行运动，XY轴调整平台的运动导致光学尺读数头的位置变化，并以电信号反馈给AC伺服放大器，光学尺的实际位移和与程序的理论位移所产生的差异，经AC伺服放大器进行运算补偿，重新给伺服马达输入命令补偿运动，以实现以实际位移控制的全闭环运动控制；

H)XY轴调整平台的运动带动切削装置对工件进行切削加工，整个过程通过投影放大在投影屏幕上实时的显示出来，操作员可以非常直观的查看和了解加工过程及进度，砂轮切削出来的成型部看是否与倍图吻合，如果达不到吻合的效果，可以中断程序进行程序补偿，或在加工过程中进行补偿，以达到与倍图吻合的效果，实现投影放大进行高精度的加工。