CN110977774A - 平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法 - Google Patents

平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法，属于机床技术领域。由伺服电机、砂轮轴、砂轮、砂轮修整装置、PLC可编程控制器组成，其中砂轮修整装置由安装架和金刚笔组成，金刚笔安装在安装架上，安装架安装在工作台一侧，工作台能沿着x轴、y轴方向移动，伺服电机安装在Z轴的滑块上，砂轮安装在砂轮轴前端，伺服电机与砂轮轴相连，滑块安装在Z轴方向的直线导轨上，Z向传动电机通过Z向传动丝杆、Z向传动螺母传动滑块带动伺服电机与砂轮，能在Z轴方向上下移动，PLC可编程控制器安装在电气控制箱内，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内。

Description

平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法，属于机床技术领域。
背景技术
目前平面磨床无砂轮磨损补偿功能，砂轮在磨损后导致砂轮直径减小，在主轴转速不变的情况下，砂轮与工件接触的线速度发生变化，导致工件磨削质量发生变化，无法保证工件磨削质量的一致性。在此情况下，砂轮补偿技术应运而生，但目前国内大部分砂轮补偿一般通过增加机械结构件或传感器和接收器实时监控砂轮的磨损状况，实现砂轮的磨损补偿，但势必会增加机床改造成本且补偿精度受到机械结构件加工精度及传感器测量精度影响。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法，提出一种在保证基本功能及正常使用的前提下，通过本发明自动补偿装置及其砂轮磨损自动补偿程序模块，不增加机械结构件及信号采集发送装置，增加砂轮磨损自动补偿程序模块，实现砂轮磨损的自动补偿。
一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法是采用以下技术方案实现的：
一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置由伺服电机、砂轮轴、砂轮、砂轮修整装置、PLC可编程控制器组成，其中砂轮修整装置由安装架和金刚笔组成，金刚笔安装在安装架上，安装架安装在工作台一侧，工作台能沿着x轴、y轴方向移动，伺服电机安装在Z轴的滑块上，砂轮安装在砂轮轴前端，伺服电机与砂轮轴相连，滑块安装在Z轴方向的直线导轨上，Z向传动电机通过Z向传动丝杆、传动螺母传动滑块带动伺服电机与砂轮，能在Z轴方向上下移动，PLC可编程控制器安装在电气控制箱内，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内。
一种平面磨床砂轮磨损自动补偿方法如下：带平面磨床砂轮磨损自动补偿装置的磨床，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内，每次超修正（超）砂轮的时，砂轮自动补偿程序模块能识别出砂轮轴心处的Z轴坐标，且在修正（超）砂轮时所述砂轮轴心能在PLC可编程控制器控制下沿Z轴向金刚笔尖处移动，即当所述砂轮未磨损时的线速度为V1=R1×ω1，其中R1为所述砂轮未磨损时砂轮的直径，ω1为所述砂轮未磨损时的角速度，当所述砂轮磨损后，所述砂轮直径R1变小，R2为所述砂轮磨损后砂轮的直径，如使所述砂轮与所述金刚笔再次接触，需要使所述砂轮沿着Z轴方向移动，砂轮自动补偿程序模块可以自动记录所述砂轮轴心沿Z轴移动的距离σ，此时所述砂轮的线速度为V2=R2×ω2，而R2=R1-σ,因此磨损后主轴的角速度需要变为ω2=V2/(R1-σ)，距离所述金刚笔与所述砂轮边缘接触处的Z轴方向距离R2，从而算出所述砂轮此时的半径值，通过增加所述砂轮轴心转速来补偿所述砂轮半径降低导致的所述砂轮线速度降低值。通过可编程控制器控制伺服电机的转速来控制砂轮的转速，补偿砂轮磨削线速度。
为了达到上述目的，本发明一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法的新型磨床在现有磨床基础上增加砂轮磨损自动补偿装置，每次超砂轮时，系统通过程序算法可以识别出Z轴坐标，从而算出砂轮此时的半径值，通过增加主轴转速来补偿砂轮半径降低导致的砂轮线速度降低值，通过可编程控制器控制伺服电机的转速来控制砂轮的转速，补偿砂轮磨削线速度。
由此可见，采用本发明后，在保证原磨床正常功能的前提下，增加了砂轮磨损自动补偿程序模块，大大降低了人工补偿砂轮磨损的成本，同时也大大提高了工作效率和工件的磨削质量。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一个实施例的结构示意图1。
图2为本发明一个实施例的结构示意图2。
图3为本发明平面磨床砂轮磨损自动补偿方法原理图。
图中：1、砂轮轴，2、砂轮，3、砂轮修整装置，4、伺服电机，5、机架，6、工作台，7、机座，8、传动电机，9、滑块，10、工件；2-1、未磨损时砂轮，2-2、磨损后砂轮，3-1、金刚笔，3-2、安装架，5-1、Z向传动丝杆，5-2、Z向传动螺母，5-3、Z向传动电机，5-4、Z轴方向的直线导轨；6-1、X轴向导轨，6-2、Y轴向导轨。
具体实施方式
参照附图1-3，一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置由伺服电机4、砂轮轴1、砂轮2、砂轮修整装置3、PLC可编程控制器组成，其中砂轮修整装置3由安装架3-2和金刚笔3-1组成，金刚笔3-1安装在安装架3-2上，安装架3-2安装在工作台6一侧，工作台6能沿着x轴、y轴方向移动，伺服电机4安装在Z轴的滑块9上，砂轮2安装在砂轮轴1前端，伺服电机4与砂轮轴1相连，滑块9安装在Z轴方向的直线导轨5-4上，Z向传动电机5-2通过Z向传动丝杆5-1、Z向传动螺母5-2传动滑块9带动伺服电机4与砂轮2，能在Z轴方向上下移动。PLC可编程控制器安装在电气控制箱内，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内。
Z轴方向的直线导轨5-4安装在机架5上。Z向传动电机5-3、Z向传动丝杆5-1安装在机架5上，Z向传动丝杆5-1与Z向传动电机5-3相连。Z向传动螺母5-2安装在Z轴的滑块9后部，Z向传动螺母5-2与Z向传动丝杆相配合，Z向传动电机5-3 通过Z向传动丝杆5-1、Z向传动螺母5-2传动滑块9带动伺服电机4、砂轮轴1、砂轮2沿Z轴方向上下移动。
工作台6安装在机座7上部，工件10安装在工作台6上，工作台6下部装有X轴、Y轴方向传动丝杆、传动螺母、滑块、传动电机8、传动导轨，工作台6能沿着X轴、Y轴方向移动。传动导轨设有X轴向导轨6-1、Y轴向导轨6-2。
一种平面磨床砂轮磨损自动补偿方法如下：带平面磨床砂轮磨损自动补偿装置的磨床，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内，每次修正（超）砂轮2的时，砂轮自动补偿程序模块能识别出砂轮轴心处的Z轴坐标，且在修正（超）砂轮时所述砂轮轴心可以在PLC可编程控制器数控程序控制下沿Z轴向金刚笔3-1尖处移动，即当所述砂轮2未磨损时的线速度为V1=R1×ω1，其中R1为所述砂轮2未磨损时砂轮2-1的直径，ω1为所述砂轮2未磨损时的角速度，当所述砂轮2磨损后，所述砂轮2直径R1变小，R2为所述砂轮2磨损后砂轮2-2的直径，如使所述砂轮2与所述金刚笔3-1再次接触，需要使所述砂轮2沿着Z轴方向移动，砂轮自动补偿程序模块可以自动记录所述砂轮主轴心沿Z轴移动的距离σ，此时所述砂轮2的线速度为V2=R2×ω2，而R2=R1-σ,因此磨损后主轴的角速度需要变为ω2=V2/(R1-σ)，距离所述金刚笔3-1与所述砂轮2边缘接触处的Z轴方向距离R2，从而算出所述砂轮2此时的半径值，通过增加所述砂轮轴心转速来补偿所述砂轮（2）半径降低导致的所述砂轮2线速度降低值，即增加伺服电机4的转速来补偿所述砂轮2半径降低导致的所述砂轮2线速度降低值，通过可编程控制器控制伺服电机4的转速来控制砂轮2的转速，补偿砂轮磨削线速度。
实施例：
本实施例的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法，如图1-3，所示，在磨床上增加砂轮磨损自动补偿程序模块，每次修正（超）砂轮2的时，砂轮自动补偿程序可以识别出砂轮轴心1处的Z轴坐标，且在修正（超）砂轮时所述砂轮轴心可以在人为操作下沿Z轴向金刚笔3-1尖处移动，即当所述砂轮2未磨损时的线速度为V1=R1×ω1，其中R1为所述砂轮2未磨损时砂轮的直径，ω1为所述砂轮2未磨损时的角速度，当所述砂轮2磨损后，所述砂轮2直径R1变小，如使所述砂轮2与所述金刚笔3-1再次接触，需要使所述砂轮2沿着Z轴方向移动，补偿程序可以自动记录所述砂轮轴心沿Z轴移动的距离σ，此时所述砂轮2的线速度为V2=R2×ω2，而R2=R1-σ,因此磨损后主轴的角速度需要变为ω2=V2/(R1-σ)，距离所述金刚笔3与所述砂轮1边缘接触处的Z轴方向距离R2，从而算出所述砂轮1此时的半径值，通过增加所述砂轮轴心转速来补偿所述砂轮2半径降低导致的所述砂轮2线速度降低值。通过可编程控制器控制伺服电机的转速来控制砂轮的转速，补偿砂轮磨削线速度，提高了工作效率和工件的磨削质量。
试验证明，本实施例的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置及其方法与现有技术相比，具有如下显著优点：
1.由PLC可编程控制器内部磨损补偿程序模块控制砂轮磨损补偿，补偿精度高且可屏蔽外界干扰。
2.通过PLC可编程控制器增加磨损补偿程序模块实现砂轮的磨损补偿，不额外增加机械结构件及信号采集、接收分析模块，降低了由于机械结构件精度或者信号采集、接收分析模块精度影响所导致的磨损补偿精度下降的现象产生。同时也大大的节约了改造成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置，其特征在于，由伺服电机、砂轮轴、砂轮、砂轮修整装置、PLC可编程控制器组成，其中砂轮修整装置由安装架和金刚笔组成，金刚笔安装在安装架上，安装架安装在工作台一侧，工作台能沿着x轴、y轴方向移动，伺服电机安装在Z轴的滑块上，砂轮安装在砂轮轴前端，伺服电机与砂轮轴相连，滑块安装在Z轴方向的直线导轨上，Z向传动电机通过Z向传动丝杆、Z向传动螺母传动滑块带动伺服电机与砂轮，能在Z轴方向上下移动，PLC可编程控制器安装在电气控制箱内，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内。
2.根据权利要求1所述的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置，其特征在于，Z轴方向的直线导轨安装在机架上。
3.根据权利要求1所述的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置，其特征在于，Z向传动电机、Z向传动丝杆安装在机架上，Z向传动丝杆与Z向传动电机相连。
4.根据权利要求1所述的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿装置，其特征在于，Z向传动螺母安装在Z轴的滑块后部，Z向传动螺母与Z向传动丝杆相配合，Z向传动电机通过Z向传动丝杆、Z向传动螺母传动滑块带动伺服电机、砂轮轴、砂轮沿Z轴方向上下移动。
5.权利要求1所述的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿方法，其特征在于，带平面磨床砂轮磨损自动补偿装置的磨床，砂轮磨损自动补偿程序模块安装在PLC可编程控制器内，每次超修正（超）砂轮的时，砂轮自动补偿程序模块能识别出砂轮轴心处的Z轴坐标，且在修正（超）砂轮时所述砂轮轴心能在PLC可编程控制器控制下沿Z轴向金刚笔尖处移动，即当所述砂轮未磨损时的线速度为V1=R1×ω1，其中R1为所述砂轮未磨损时砂轮的直径，ω1为所述砂轮未磨损时的角速度，当所述砂轮磨损后，所述砂轮直径R1变小，R2为所述砂轮磨损后砂轮的直径，使所述砂轮与所述金刚笔再次接触，需要使所述砂轮沿着Z轴方向移动，砂轮自动补偿程序模块可以自动记录所述砂轮轴心沿Z轴移动的距离σ，此时所述砂轮的线速度为V2=R2×ω2，而R2=R1-σ，因此磨损后主轴的角速度需要变为ω2=V2/(R1-σ)，距离所述金刚笔与所述砂轮边缘接触处的Z轴方向距离R2，从而算出所述砂轮此时的半径值，通过增加所述砂轮轴心转速来补偿所述砂轮半径降低导致的所述砂轮线速度降低值。
6.根据权利要求5所述的一种平面磨床砂轮磨损自动补偿方法，其特征在于，通过PLC可编程控制器控制伺服电机的转速来控制砂轮的转速，补偿砂轮磨削线速度。
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