CN109333361B - 一种外圆磨床端面精密磨削控制系统 - Google Patents

一种外圆磨床端面精密磨削控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，包括：控制单元、磨削量检测单元、微进给装置控制单元以及叠合量测量台，磨削量检测单元包括双向侧摆式位移传感器和传感器自动到位控制单元；所述传感器自动到位控制单元包括直线平台、直线电机和电感测微仪，所述叠合量测量台用于测试读取各棱边叠合量，并通过数据接口连接配磨系统。本发明主要用于型号伺服阀、泵等阀芯或活塞等零件轴向尺寸配磨加工，该控制系统解决了轴向磨削尺寸存在差异，微米级磨削时磨削量难以控制的问题，提高了数控磨效率，保证了阀芯精密数控磨削质量。

Description

一种外圆磨床端面精密磨削控制系统
技术领域
本发明涉及精密回转类零件加工的控制技术，具体是一种外圆磨床端面精密磨削控制系统。
背景技术
电液伺服阀是伺服系统的核心精密控制元件，其将毫安级的电流信号转换为控制伺服机构运动的液压流量信号。阀芯、阀套是伺服阀功率放大级核心组件，阀芯工作边同阀套节流窗口轴向配合关系一般要求正叠合2～4μm、垂直度2μm、保持直角锐边无毛刺，节流边的加工质量将直接影响搭接量的大小和伺服阀工作性能。
阀芯工作边的配磨及微观毛刺的去除是电液伺服阀制造工艺中的关键技术，如何实现工作边的精密磨削并阀芯工作边质量直接影响着伺服阀加工质量以及产品的重叠量等动、静态性能。目前国内生产伺服阀的厂家多采用精密外圆磨床如S20等进行阀芯工作边进行磨削，但是在磨削效率，磨削稳定性上还有较大差距，主要表现在磨削过程中需多次修整砂轮，以保证磨削的精确去量，在工作效率上，一次加工需经过多次磨削，另外在磨削稳定性差，轴向尺寸一致性较差，批次质量一致性不高等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，包括：控制单元、磨削量检测单元、微进给装置控制单元以及叠合量测量台，磨削量检测单元包括双向侧摆式位移传感器和传感器自动到位控制单元，所述双向侧摆式位移传感器连接测量电路，双向侧摆位移传感器设置测头和测杆，测头与需要磨削的阀芯台肩端面相贴合；
所述传感器自动到位控制单元包括直线平台、直线电机和电感测微仪，所述直线平台可沿阀芯轴向方向运动，所述电感测微仪和双向侧摆位移传感器均设置在直线电机上，直线电机安装在直线平台上并连接车刀架；所述叠合量测量台用于测试读取各棱边叠合量，并通过数据接口连接配磨系统。
作为本发明进一步的方案：所述控制单元采用工业级平板触控计算机。
作为本发明进一步的方案：所述微进给装置控制单元包括声发射传感器和伺服电机，所述声发射传感器用于检测砂轮与阀芯接触前有微小缝隙时的位置，声发射传感器与伺服电机的控制器连接。
作为本发明进一步的方案：所述测量电路包括差动变压器式位移传感器、信号调理器、运算放大器以及A/D模数转换器，所述信号调理器内部包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，所述运算放大器用于缓冲信号调理器的输出，所述A/D模数转换器连接单片机系统。
作为本发明进一步的方案：所述信号调理器型号为AD598，所述运算放大器型号为AD8615，所述A/D模数转换器型号为ADS7805。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要用于型号伺服阀、泵等阀芯或活塞等零件轴向尺寸配磨加工，该控制系统解决了轴向磨削尺寸存在差异，微米级磨削时磨削量难以控制的问题，提高了数控磨效率，保证了阀芯精密数控磨削质量。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明中测量电路的结构框图。
图3为本发明中双向侧摆位移传感器的结构示意图。
图4为本发明中传感器自动到位控制单元的结构示意图。
图5为磨削各阶段声发射信号的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2，一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，包括：控制单元1、磨削量检测单元2、微进给装置控制单元3以及叠合量测量台4，所述控制单元1为工业级平板触控计算机，磨削量检测单元2包括双向侧摆式位移传感器21和传感器自动到位控制单元22，所述双向侧摆式位移传感器21连接测量电路5，用于检测位移输出，所述测量电路包括差动变压器式位移传感器51、信号调理器AD598 52、AD8615运算放大器53以及ADS7805A/D模数转换器54，所述信号调理器AD598 52内部包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信号，其优点在于集成度高、受干扰小、精度高，所述AD8615运算放大器53用于缓冲AD598的输出，所述ADS7805A/D模数转换器54连接单片机系统；
如图3，所述双向侧摆位移传感器21设置测头211和测杆212，测头211与需要磨削的阀芯6台肩端面相贴合，搭接上时会有一定的预搭载量，即相对初始位置有一定的偏转，当测杆212在台肩右侧时，可以通过右弯曲测量磨削位移量；当测杆212在台肩左侧时，可以通过左弯曲测量磨削位移量，磨削开始后，端面轴向尺寸变小，此时搭载量也会变小，当变化了一定的数值(预先输入量)后，停止磨削，再进行下一个端面的磨削，直至完成所有端面的配磨；
如图4，所述传感器自动到位控制单元22包括直线平台221、直线电机222和电感测微仪223，所述直线平台221可沿阀芯6轴向方向运动，所述电感测微仪223和双向侧摆位移传感器21均设置在直线电机222上，直线电机222安装在直线平台221上连接车刀架，可驱动电感测微仪223与车刀沿阀芯6径向方向移动，直线电机222控制位移传感器快速沿阀芯6径向移动；
将滑阀副放置于叠合量测量台4上，测试读取各棱边叠合量，通过数据接口传递至配磨系统，每完成一次磨削后，都需要测量阀芯6的叠合量，配磨系统自动计算下一次的磨削量，实现了阀芯6叠合量测量和加工的一体化技术；控制单元1可以随着磨削次数的增加，根据算法自动补偿叠合量测试系统给出的测量值与实际磨削量之间的误差。阀芯6一般需要经过多次磨削才能保证精度要求，当经过一次磨削及测量后，配磨系统接收到叠合量测试数据后，可以通过算法计算与实际量的差值，自动补偿此偏差，实现加工的自动化，并保证加工精度；
所述微进给装置控制单元3包括有声发射传感器和伺服电机，所述声发射传感器用于检测砂轮与阀芯6接触前有微小缝隙时的位置，声发射传感器与伺服电机的控制器连接，当声发射传感器检测到砂轮到位时，由车床原有的微进给装置控制砂轮微进给并开始磨削。
在磨削过程中零件材料发生的剪切变形是产生声发射的主要原因，如图5为磨削各阶段声发射信号的示意图，由图5可知可以根据声发射信号的特征参数来判断磨削对刀点，由于阀芯6工作边磨削对刀时，声发射信号为连续的信号，采用参数分析法，均方根电压值直接与声发射信号能量有关，可以更好的反映出对刀的不同状态。因而采集比较完整的过程含声发射传感器信号，再经过预处理、A/D转换以及数据分析等步骤，完成精确对刀操作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，其特征在于：包括：控制单元(1)、磨削量检测单元(2)、微进给装置控制单元(3)以及叠合量测量台(4)，磨削量检测单元(2)包括双向侧摆式位移传感器(21)和传感器自动到位控制单元(22)，所述双向侧摆式位移传感器(21)连接测量电路(5)，双向侧摆位移传感器(21)设置测头(211)和测杆(212)，测头(211)与需要磨削的阀芯(6)台肩端面相贴合；
所述传感器自动到位控制单元(22)包括直线平台(221)、直线电机(222)和电感测微仪(223)，所述直线平台(221)可沿阀芯(6)轴向方向运动，所述电感测微仪(223)和双向侧摆位移传感器(21)均设置在直线电机(222)上，直线电机(222)安装在直线平台(221)上并连接车刀架；所述叠合量测量台(4)用于测试读取各棱边叠合量，并通过数据接口连接至配磨系统；所述微进给装置控制单元(3)包括声发射传感器和伺服电机，所述声发射传感器用于检测砂轮与阀芯(6)接触前有微小缝隙时的位置，声发射传感器与伺服电机的控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，其特征在于：所述控制单元(1)采用工业级平板触控计算机。
3.根据权利要求1所述的一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，其特征在于：所述测量电路包括差动变压器式位移传感器(51)、信号调理器(52)、运算放大器(53)以及A/D模数转换器(54)，所述信号调理器(52)内部包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，所述运算放大器(53)用于缓冲信号调理器(52)的输出，所述A/D模数转换器(54)连接单片机系统。
4.根据权利要求1所述的一种外圆磨床端面精密磨削控制系统，其特征在于：所述信号调理器(52)型号为AD598，所述运算放大器(53)型号为AD8615，所述A/D模数转换器(54)型号为ADS7805。
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