CN106078515B - 一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统，其特征在于，包括：工作台，安装在工作台上的在线检测系统、恒力磨削系统和控制器，所述控制器根据在线检测系统反馈的信息控制恒力磨削系统工作，所述恒力磨削系统由伺服电机、同步传递机构和工作台回退装置组成，所述伺服电机为恒转矩伺服电机，恒转矩伺服电机经过同步传递机构传动转换为工作台的恒定进给力，所述工作台回退装置用来实现工作台的水平工作退回。本发明针对磨削加工中因磨削进给力不稳定的造成的机床传动链变形现象和针对数控磨床设计中采用的恒位移强行进给方式，采用“恒力磨削”的设计理念，将磨削进给力由不稳定的变量设定为恒定的常量，使机床传动链的变形处于稳定状态。

Description

一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统
技术领域
本发明涉及硬质合金圆片磨削技术领域，尤其涉及一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统。
背景技术
所有机械均由原动机构、传动机构和执行机构三大部分组成。机械的整体布局包含有运动和动力的分配、传动系统的设计、执行装置的工作状况等。原动机构可以是电动机、水力机构、风力机构等组成，它为整个机械装置提供动力和运动，是机械装置的心脏；传动机构的作用是传递运动和动力，他将原动机构的动力和原动传给执行机构，并且可以通过传动机构变换原动机构的运动性质、方向、大小和速度；执行机构是执行机械预定设计的运动和动力目标的装置。
机构的运动必须通过传动链予以实现。机床的传动链分为主传动链和辅助传动链。实现机床主运动的传动系统称为主传动链，实现机床其它各种运动的传动系统称为辅助传动链，例如实现机床进给运动的传动系统称为进给传动链。各种传动链一般需要根据实际需要设置变速机构，以适应不同的工作要求。
一般情况下，数控磨床的进给系统是按照程序中给定的速度作恒位移进给，在进给过程中由于背吃刀量的变化而导致磨削力变化，使机床传动链的变形处于不稳定状态。硬质合金圆片磨削时，采用金刚石砂轮磨削硬质合金材料，机床进给机构做恒位移进给导致磨削力急剧增大，产生大量的磨削热，极易造成硬质合金材料的磨削面烧伤。因此，磨削硬质合金圆片端面一般只能用普通磨床通过手动进给进行加工，这种加工方式的缺点是：工人劳动强度大、生产效率低、进给力小且不稳定。
因此，设计一种新的磨削硬质合金圆片端面的加工工艺方法及恒力进给装置是十分必要的。
发明内容
针对磨削加工中因磨削进给力不稳定的造成的机床传动链变形现象，和针对数控磨床设计中采用的恒位移强行进给方式，本发明采用“恒力磨削”的设计理念，将磨削进给力由不稳定的变量设定为恒定的常量，使机床传动链的变形处于稳定状态。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统，其特征在于，包括：工作台，安装在工作台上的在线检测系统、恒力磨削系统和控制器，所述控制器根据在线检测系统反馈的信息控制恒力磨削系统工作，所述恒力磨削系统由伺服电机、同步传递机构和工作台回退装置组成，所述伺服电机为恒转矩伺服电机，恒转矩伺服电机经过同步传递机构传动转换为工作台的恒定进给力，所述工作台回退装置用来实现工作台的水平工作退回。
作为改进地，所述伺服电机为交流伺服电机。
作为改进地，所述伺服电机为惯量电机TSB13102A，在伺服电机上连接有与之配套的伺服驱动器TSTA30C。
作为改进地，所述同步传递机构包括：传动轮和传动皮带，在传动轮的表面设有凸齿，在传动带上设有与凸齿啮合的凹槽。
作为改进地，所述工作台回退装置包括：动力装置、管路、控制装置和执行元件，所述动力装置用来将原动机的机械能转换为工作介质的压力能；所述管路连接在动力装置和执行元件之间，充当工作介质的流道；所述控制装置安装在管路上，用来控制工作介质的流动方向、压力和流量；所述执行元件用来将工作介质的压力能转换为机械能，在工作介质的作用下输出力和运动，以驱使工作台运动。
作为改进地，所述工作介质为空气，所述动力装置为空压机，所述执行元件为气缸。
作为改进地，所述工作介质为液压油，所述动力装置为液压机，所述执行元件为液压缸。
作为改进地，在管路上设有工作介质储存箱和工作介质过滤器。
作为改进地，在磨削过程中，恒力磨削系统提供给工作台的作用力恒定不变，当磨削到规定的尺寸后，在线检测系统发出信号，工作台停止进给，在控制器的控制下，工作台回退装置推动工作台反向运动，到达规定的位置后，工作台停止运动；工人取下工件，完成一个工件的加工。
本发明的有益效果是：
一、通过改变伺服电机的输出功率来实现磨削力大小的调节，方便根据圆刀片的尺寸调节磨削力的大小，从而扩大了该专用磨床的磨削范围，通过调节磨削力的大小，可以实现对工件的粗磨、细磨、光磨等工序。
二、加工质量好，与手动进给相比，运用恒力进给系统进行加工，加工质量得到明显提高。
三、效率高，运用恒力磨削系统进行恒力加工，生产效率可提高2倍左右。
四、操作方便，如果恒力磨削系统的加工圆刀片直径发生变化，通过调节恒力控制器设置的选择开关，选择相应大小的力矩即可。本发明能实现的最大输入力为100kgf，在实际的加工过程中，根据工件的不同加工要求，可以在0-100kgf的范围内进行调整。
附图说明
图1所示为本发明提供的恒力磨削系统结构示意图。
图2所示为图1的局部示意图。
图3所示为同步传递机构结构示意图。
图4所示为同步传递机构与工作台之间的传动结构示意图。
附图标记说明：
1：工作台，2：在线检测系统，3：恒力磨削系统，4：控制器，5：滚珠滑动导轨，6：输出轴，7：齿轮齿条传动机构，8：深沟球轴承，9：加工圆刀片。
3-1：伺服电机，3-2：同步传递机构，3-3：工作台回退装置。
3-2-1：传动轮，3-2-2：传动皮带，3-2-3：凸齿，3-2-4：凹槽。
3-3-1：动力装置，3-3-2：管路，3-3-3：控制装置，3-3-4：执行元件。
具体实施方式
为方便本领域技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
如图1、图2所示，一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统，包括：工作台1，安装在工作台1上的在线检测系统2、恒力磨削系统3，以及控制器4，所述控制器4根据在线检测系统2反馈的信息控制恒力磨削系统3工作，所述恒力磨削系统3由伺服电机3-1、同步传递机构3-2和工作台回退装置3-3组成，所述伺服电机3-1为恒转矩伺服电机，恒转矩伺服电机经过同步传递机构3-2传动转换为工作台1的恒定进给力，所述工作台回退装置3-3用来实现工作台的水平工作退回。
其中，所述伺服电机3-1为交流伺服电机，优选为东元电机系列中惯量电机TSB13102A，及与之配套使用的伺服驱动器为TSTA30C。交流伺服电机的具有启动转矩大、运行范围广、无自传等特点。与步进电机比较，具有控制精度高、低频性能好、低速运行时不会出现震动的优势。在额定转速以内，能输入额定转矩；有较好的速度、转矩过载能力。同时，交流伺服电机驱动系统采用闭环反馈，驱动器可以直接对电机编码器的反馈信号进行采样，内部构成位置反馈环和速度反馈环，因此控制性能可靠；加速响应性能好，适用于快速启动的控制情形。
结合图3所示，所述同步传递机构3-2包括：传动轮3-2-1和传动皮带3-2-2，在传动轮3-2-1的表面设有凸齿3-2-3，在传动带3-2-2上设有与凸齿3-2-3啮合的凹槽3-2-4。
结合图4所示，在工作台1的下方设有滚珠滑动导轨5，所述同步传递机构3-2的输出轴6通过齿轮齿条传动机构7与滚珠滑动导轨5连接，进而带动工作台1运动。为保证传动效果，在输出轴6上套接有深沟球轴承8。
由于伺服电机输出轴与工作台水平移动手轮A从动轴距离较远，不适宜使用齿轮传动，故选用大中心距传动的链传动或带传动。链传动虽然适用于大中心距传动的场合，但是在传动过程中不能保持恒定的瞬时传动比，并且传动过程中有一定的动载荷和冲击，传动的平稳性差。本实施例中提供的同步传递机构3-2综合了普通带传动和链传动的特点，工作时，传动轮上的凸齿与传动皮带上的凹槽相互啮合而进行传动，两者之间在运转时没有相对滑动，保证了同步传动。
所述工作台回退装置3-3包括：动力装置3-3-1、管路3-3-2、控制装置3-3-3和执行元件3-3-4，所述动力装置3-3-1用来将原动机的机械能转换为工作介质的压力能；所述管路3-3-2连接在动力装置3-3-1和执行元件3-3-4之间，充当工作介质的流道；所述控制装置3-3-3安装在管路3-3-2上，用来控制工作介质的流动方向、压力和流量；所述执行元件3-3-4用来将工作介质的压力能转换为机械能，在工作介质的作用下输出力和运动，以驱使工作台运动。除以上装置外，在管路3-3-2上还设有工作介质储存箱和工作介质过滤器，辅助装置对保证整个液压传动装置的稳定正常工作有重要作用。
本实施例中，优选工作介质为空气，优选动力装置3-3-1为空压机，优选控制装置3-3-3为三位四通电磁换向阀，优选执行元件3-3-4为气缸。在其他实施方式中，所述工作介质为液压油，所述动力装置为液压机，所述执行元件为液压缸。
实际工作时，通过控制装置对管路的控制作用，产生工作台水平方向的进给阻力，从而控制工作台的水平移动速度。通过动力装置的作用，实现工作台的工作退回，以准备下1个工件的磨削加工。如果恒力磨削系统的加工圆刀片9的直径发生变化，通过调节恒力控制器设置的选择开关，选择相应大小的力矩即可。本发明能实现的最大输入力为100kgf，在实际的加工过程中，根据工件的不同加工要求，可以在0-100kgf的范围内进行调整。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集检测、磨削功能于一体的恒力磨削系统，其特征在于，包括：工作台，安装在工作台上的在线检测系统、恒力磨削系统和控制器，所述控制器根据在线检测系统反馈的信息控制恒力磨削系统工作，所述恒力磨削系统由伺服电机、同步传递机构和工作台回退装置组成，所述伺服电机为恒转矩伺服电机，恒转矩伺服电机经过同步传递机构传动转换为工作台的恒定进给力，所述工作台回退装置用来实现工作台的水平工作退回；
所述同步传递机构包括：传动轮和传动皮带，在传动轮的表面设有凸齿，在传动带上设有与凸齿啮合的凹槽；
所述工作台回退装置包括：动力装置、管路、控制装置和执行元件；
所述动力装置用来将原动机的机械能转换为工作介质的压力能；
所述管路连接在动力装置和执行元件之间，充当工作介质的流道；
所述控制装置安装在管路上，用来控制工作介质的流动方向、压力和流量；
所述执行元件用来将工作介质的压力能转换为机械能，在工作介质的作用下输出力和运动，以驱使工作台运动。
2.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，所述伺服电机为交流伺服电机。
3.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，所述伺服电机为惯量电机TSB13102A，在伺服电机上连接有与之配套的伺服驱动器TSTA30C。
4.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，所述工作介质为空气，所述动力装置为空压机，所述执行元件为气缸。
5.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，所述工作介质为液压油，所述动力装置为液压机，所述执行元件为液压缸。
6.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，在管路上设有工作介质储存箱和工作介质过滤器。
7.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，在控制器上设有调节恒力输出大小的选择开关。
8.根据权利要求1所述的恒力磨削系统，其特征在于，在磨削过程中，恒力磨削系统提供给工作台的作用力恒定不变，当磨削到规定的尺寸后，在线检测系统发出信号，工作台停止进给，在控制器的控制下，工作台回退装置推动工作台反向运动，到达规定的位置后，工作台停止运动；工人取下工件，完成一个工件的加工。
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