CN107671702B - 一种珩磨机膨胀运动定量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种珩磨机膨胀运动定量控制方法，其将数控珩磨机的膨胀力ΔF转化为珩磨膨胀顶杆的位移量ΔL＝ΔF/C，其中C为转换系数；珩磨加工时，通过控制珩磨膨胀顶杆的位移量保证珩磨膨胀力，通过数控系统控制膨胀速度，实现一定膨胀力下的匀速加工。本发明通过将现有技术中的珩磨机膨胀运动的膨胀力控制转化为珩磨膨胀顶杆的位移量的控制，从而实现了珩磨力的精确稳定控制，匀速珩磨，保证了珩磨加工的精度。

Description

一种珩磨机膨胀运动定量控制方法

技术领域

本发明涉及一种珩磨机膨胀控制方法，属于珩磨机技术领域，具体涉及一种珩磨机膨胀运动定量控制方法。

背景技术

珩磨机膨胀运动，是保证珩磨质量的关键。国产珩磨机制造均采用老式液压控制，通过控制液压压力、流量值来实现膨胀运动，响应速度慢，加工质量不稳定。国外先进珩磨机都采用数控系统，通过监控伺服电机功率对膨胀力监控，实现膨胀运动数字控制，具有较高的加工速度和珩磨质量，但因为膨胀力控制反馈不及时、不稳定造成节拍散差大等问题。本发明采用伺服电机驱动膨胀运动定量控制方法，更有利于保证质量和效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种珩磨机膨胀运动定量控制方法，定量控制膨胀运动方法是用于数控伺服电机驱动的珩磨机膨胀运动控制，以珩磨机完成珩磨的终点为基准，确定珩磨过程各阶段的工作起始或终止点。1次快进起始点、2次快进起始点、一次工进起始点，是以上次完成珩磨的计算终点为基准计算；2次工进起始点是以实际测量结果计算确定，为保证珩磨效率和珩磨表面支撑率，设定一个后退量参数，调控膨胀力。每一个阶段通过参数设定合适的膨胀速度，保证基本匀速珩磨。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种珩磨机膨胀运动定量控制方法，其将数控珩磨机的膨胀力ΔF转化为珩磨膨胀顶杆的位移量ΔL＝ΔF/C，其中C为转换系数；珩磨加工时，通过控制珩磨膨胀顶杆的位移量保证珩磨膨胀力，通过数控系统控制膨胀速度，实现一定膨胀力下的匀速加工。

在本发明的一种优选实施方案中，C值的大小获取方法如下，压力测量装置固定到数控珩磨机上且与磨膨胀顶杆接触，数控膨胀系统驱动珩磨膨胀顶杆产生一定的膨胀位移ΔL，压力测量装置测量对应的磨膨胀顶杆的压力即膨胀力ΔF，并将上述数据通过标定和拟合于一个以膨胀位移为横轴、以膨胀力为纵轴的坐标系内，C即为个数据拟合直线的斜率。

在本发明的一种优选实施方案中，以前一次数控珩磨机完成珩磨的计算终点P4为基准，将珩磨过程中各个阶段所需的膨胀力转化为珩磨膨胀顶杆的位移量，从而确定珩磨过程中各个阶段的珩磨膨胀顶杆起始点位置和珩磨膨胀顶杆终止点位置。

在本发明的一种优选实施方案中，珩磨过程包括2次快进和2次工进，珩磨前预设参数为第一次快进膨胀速度VK1、第二次快进膨胀速度VK2、第一次工进膨胀速度VG1、第二次工进膨胀速度VG2、第一次快进位移量ΔLK1、ΔG1工进一珩磨余量、第二次工进珩磨量ΔLG2、第二次快进珩磨膨胀力ΔFK2和第一次工进珩磨膨胀力增量ΔFG1；第一次快进的起始点：P1＝P4-ΔLK1-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔLK1-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；第二次快进的起始点即第一次快进的终止点：P2＝P4-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；第一次工进的起始点即第二次快进的终止点：P3＝P4-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔFG1/C-ΔG1-ΔLG2；第二次工进的起始点：P5＝P4-ΔLG2-ΔLT；ΔLT为后退量，ΔFT为调控膨胀力，ΔLT＝ΔFT/C。ΔLG2为保证表面质量余量值，根据表面质量情况确定，一定珩磨力下，匀速进给珩磨工件。

在本发明的一种优选实施方案中，在第一次工进和第二次工进之间设置有工进回退起始点，即为一次工进的结束点：P3’＝P4’-ΔLG2＝。P3’即Φ3.

本发明的有益效果是：本发明通过将现有技术中的珩磨机膨胀运动的膨胀力控制转化为珩磨膨胀顶杆的位移量的控制，从而实现了珩磨膨胀力的精确稳定控制，匀速珩磨，保证了珩磨加工的精度；同时，本发明通过在第一次工进和第二次工进之间增加一次工进后退量用以调整珩磨膨胀力能够起到稳定珩磨节拍和保证珩磨质量的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一种珩磨机膨胀运动定量控制方法的流程图；

图2是本发明实施例一种珩磨机膨胀运动定量控制方法的珩磨机构示意图；

图3是本发明实施例一种珩磨机膨胀运动定量控制方法的珩磨膨胀顶杆的位移量与膨胀力的关系示意图；(图中沿水平向右即为X轴向，沿竖直向上即为Y轴向，X轴线代表珩磨膨胀顶杆的位移量，Y轴向代表数控珩磨机的膨胀力)

图中：1-伺服电机，2-珩磨膨胀顶杆，3-万向连接杆，4-珩磨头，5-珩磨条，6-珩磨条支座，7-珩磨头芯轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由本发明说明书附图所示的一种珩磨机膨胀运动定量控制方法是用于数控伺服电机驱动的珩磨机膨胀运动控制，以珩磨机完成珩磨的终点为基准，确定珩磨过程各阶段的工作起始或终止点。1次快进起始点、2次快进起始点、一次工进起始点，是以上次完成珩磨的计算终点P4为基准计算；2次工进起始点P5是以实际测量结果计算确定，为保证珩磨效率和珩磨表面支撑率，设定一个后退量参数，调控膨胀力。每一个阶段通过参数设定合适的膨胀速度，保证基本匀速珩磨。其工作原理是：珩磨机膨胀系统为细长杆机构，膨胀运动(伺服电机驱动顶杆)会产生系统的变形，系统变形和膨胀力接近于线性关系，因此，控制一定速度的位移和控制膨胀力具有相同效果，而数控，控制位移更为迅捷和精确。1次快进，快速膨胀，消除空行程；2次快进，较快速度接触零件，建立一定的珩磨膨胀力；1次工进，使用较快的工进速度去除余量，保证圆柱度和留给2次工进均匀、稳定的余量。分阶段膨胀是保证珩磨效率的关键步骤。

珩磨的表面质量主要靠工进2保证，工进2的膨胀力和膨胀速度是保证表面质量的关键工艺参数。珩磨膨胀力通过变形量即膨胀位置来保证，膨胀速度由数控系统直接控制。2次工进后退量的参数，主要用来调整(降低)2次工进时系统的珩磨膨胀力，保证1次工进有较高的效率，2次工进有稳定、合格的质量。因控制参数经试验确定以后，基本固定，使各起始点相对膨胀终点基本稳定，所以珩磨节拍和质量也较为稳定。

珩磨的膨胀停止点Φ4，为测量零件珩磨直径达到的目标值，此时，对应的伺服电机的膨胀位置为实际终点P4’(转换到直径方向)。计算终点P4＝P4’+ΔLT，终点P4是膨胀定量控制方法的一个关键基准点。

其将数控珩磨机的膨胀力ΔF转化为珩磨膨胀顶杆的位移量ΔL＝ΔF/C，其中C为转换系数；珩磨加工时，通过控制珩磨膨胀顶杆的位移量保证珩磨膨胀力，通过数控系统控制膨胀速度。以前一次数控珩磨机完成珩磨的计算终点P4为基准，将珩磨过程中各个阶段所需的膨胀力转化为珩磨膨胀顶杆的位移量，从而确定珩磨过程中各个阶段的珩磨膨胀顶杆起始点位置和珩磨膨胀顶杆终止点位置。珩磨过程包括2次快进和2次工进，珩磨前预设参数为第一次快进膨胀速度VK1、第二次快进膨胀速度VK2、第一次工进膨胀速度VG1、第二次工进膨胀速度VG2、第一次快进位移量ΔLK1、ΔG1工进一珩磨余量、第二次工进珩磨量ΔLG2、第二次快进珩磨膨胀力ΔFK2和第一次工进珩磨膨胀力增量ΔFG1；

第一次快进的起始点：P1＝P4-ΔLK1-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔLK1-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；

第二次快进的起始点即第一次快进的终止点：P2＝P4-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；。

第一次工进的起始点即第二次快进的终止点：P3＝P4-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔFG1/C-ΔG1-ΔLG2；

第二次工进的起始点：P5＝P4-ΔLG2-ΔLT；ΔLT为后退量，ΔFT为调控膨胀力，ΔLT＝ΔFT/C。ΔLG2为保证表面质量余量值，根据表面质量情况确定，一定珩磨力下，匀速进给珩磨工件。

在第一次工进和第二次工进之间设置有工进回退起始点,即为一次工进的结束点：P3’＝P4’-ΔLG2，P3’即Φ3。

Φ4：直径加工合格，珩磨条膨胀停止点(气动测量设定的目标值)；

Φ3：工进LG2后退起始点(气动测量值，到该位置开始后退ΔLT)，Φ3＝Φ4-ΔLG2；

本发明通过参数ΔLK2、ΔLG1、ΔLT设定，调整、控制各控制阶段的珩磨膨胀力，数控珩磨机的膨胀力和珩磨膨胀位移量的关系：数控珩磨机的膨胀力ΔF转化为珩磨膨胀顶杆的位移量ΔL＝ΔF/C，其中C为转换系数，C值的大小与珩磨机主轴结构有关，膨胀力可以通过压力测量装置测量，把压力测量装置固定到设备上与磨膨胀顶杆接触，数控膨胀系统驱动珩磨膨胀顶杆到不同的膨胀位置，压力测量装置测量对应的磨膨胀顶杆的压力即膨胀力，通过标定，计算出C值。附图3为本技术应用的珩磨机转换系数C值标定表，C值为313.8kg/mm。工进一起点即第二次快进的终止点膨胀力：Fk2＝ΔLK2/C

工进一终止点膨胀力：FG1＝Fk2+(ΔLG1-ΔG1)/C＝(ΔLK2+ΔLG1-ΔG1)/C；ΔG1为工艺规定的工进一珩磨余量；

工进2膨胀力：FG2＝FG1-ΔFT＝(ΔLK2+ΔLG1-ΔG1-ΔLT)/C。各阶段的珩磨速度由速度参数VK1、VK2、VG1、VG2直接控制，实现匀速切削。

由于位移和速度参数在加工过程中是设定的，使各个阶段的珩磨膨胀力和珩磨速度是稳定且可调整的，故珩磨质量和时间也是稳定且可调整的。

膨胀位置和膨胀力关系数据分析表

膨胀力变化和膨胀位置变化基本为线性关系

可得出公式：ΔF＝C*ΔL(参见附图3)

ΔF：膨胀力变化量kg

C：系数。本珩磨轴C值为313.8kg/mm

ΔL：膨胀轴位置变化量mm

应当理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种珩磨机膨胀运动定量控制方法，将数控珩磨机的膨胀力ΔF转化为珩磨膨胀顶杆的位移量ΔL＝ΔF/C，其中C为转换系数；珩磨加工时，通过控制珩磨膨胀顶杆的位移量保证珩磨膨胀力，通过数控系统控制膨胀速度，实现一定膨胀力下的匀速加工，其特征在于：以前一次数控珩磨机完成珩磨的计算终点P4为基准，来确定珩磨的各阶段的起始点；将珩磨过程中所需的膨胀力转化为珩磨膨胀顶杆的位移量，通过膨胀的位移量来控制珩磨膨胀力；

珩磨过程包括2次快进和2次工进，珩磨前预设参数为第一次快进膨胀速度VK1、第二次快进膨胀速度VK2、第一次工进膨胀速度VG1、第二次工进膨胀速度VG2、第一次快进位移量ΔLK1、第二次快进位移量ΔLK2、ΔG1工进一珩磨余量、第一次工进珩磨量ΔLG1、第二次工进珩磨量ΔLG2、第二次快进珩磨膨胀力ΔFK2和第一次工进珩磨膨胀力增量ΔFG1、上次完成珩磨的计算终点P4；

第一次快进的起始点：P1＝P4-ΔLK1-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔLK1-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；

第二次快进的起始点即第一次快进的终止点：P2＝P4-ΔLK2-ΔLG1-ΔLG2＝P4-(ΔFK2+ΔFG1)/C-ΔG1-ΔLG2；

第一次工进的起始点即第二次快进的终止点：P3＝P4-ΔLG1-ΔLG2＝P4-ΔFG1/C-ΔG1-ΔLG2；

第二次工进的起始点：P5＝P4-ΔLG2-ΔLT；ΔLT为后退量，ΔFT为调控膨胀力，ΔLT＝ΔFT/C，ΔLG2为保证表面质量余量值，根据表面质量情况确定，一定珩磨力下，匀速进给珩磨工件；

在第一次工进和第二次工进之间设置有工进回退起始点，即为一次工进的结束点：P3’＝P4’-ΔLG2，其中P4’为珩磨条膨胀停止点所对应的伺服电机的膨胀位置。

2.根据权利要求1所述的一种珩磨机膨胀运动定量控制方法，其特征在于：C值的大小获取方法如下，压力测量装置固定到数控珩磨机上且与磨膨胀顶杆接触，数控膨胀系统驱动珩磨膨胀顶杆产生一定的膨胀位移ΔL，压力测量装置测量对应的磨膨胀顶杆的压力即膨胀力ΔF，并将上述数据通过标定和拟合于一个以膨胀位移为横轴、以膨胀力为纵轴的坐标系内，C即为个数据拟合直线的斜率。