CN114290236A - 一种用于磨床回转零件的找正机构及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于磨床回转零件找正的机构，其第一定位系统包括夹持磨床回转零件的子盘、固定子盘的母盘，母盘固定在磨床工作台上并可进行微调；其中子盘的零点定位误差不高于第一预定偏差；母盘的找正基准不大于第二预定偏差；第二定位系统中，测量单元对磨床回转零件的偏差进行测量，计算单元根据偏差值、通过预设的数控程序计算+X，‑X，+Y或‑Y四个方向上的偏移量；调整单元根据偏移量对母盘进行定位偏差矫正，直至达到磨床回转零件所需的精度为止，所述第一定位系统和第二定位系统的配合使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。本发明还提供磨床回转零件找正办法。本发明可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其是用于磨床回转零件自动找正的机构及其方法。
背景技术
现有技术中，回转类型的零件在磨床上加工，特别是涉及到航空航天类多品种小批量的零部件回转零件的磨削加工，必须使基准在磨削中心线上，生产线零点快速定位系统的精度基本都是0.01mm最小，无法达到高精度微米级别的磨工要求，必须采用人工打表，无法采用软件补偿方式修正偏移值。所以需要人工手动拿木榔头微移零件，这样的结果就是需要人工干预，人员的素质和能力对结果也有影响，生产线没法做自动化。
本领域迫切需要可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线。基于以上，本申请提供了解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
本发明的第一目的在于获得一种可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线的用于磨床回转零件的找正机构。
本发明的第二目的在于获得一种可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线的用于磨床回转零件的找正方法。
本发明的第一方面提供一种用于磨床回转零件的找正机构，其包括第一定位系统和第二定位系统，其中，
所述第一定位系统包括用于夹持所述磨床回转零件的子盘、用于固定所述子盘的母盘，所述母盘设置为固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；其中所述子盘设置为其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；所述母盘设置为找正基准不大于第二预定偏差；
所述第二定位系统包括测量单元、计算单元和调整单元，其中，
所述测量单元设置为对所述磨床回转零件的偏差进行测量，
所述计算单元设置为根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；
所述调整单元设置为根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；
所述第一定位系统和第二定位系统的配合使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
在一个优选例中，所述第二定位系统的所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
在一个优选例中，所述第一预定偏差不高于0.02mm；所述第二预定偏差不高于0.005mm。
在一个优选例中，所述第一定位系统的所述子盘设置为通过零点定位系统固定在所述母盘上，所述母盘设置为通过液压装置固定在所述磨床的工作台上。
在一个优选例中，所述液压装置的液压自动锁紧将其压紧力设置为不高于10N，从而使得所述母盘可以在不大于10N的力作用下进行微移动。
在一个优选例中，所述磨床回转零件为高精度要求的轮盘转子零件。
在一个优选例中，所述第二定位系统调整的精度达到不高于0.004mm。
在一个优选例中，所述磨床回转零件的磨削中心轴线的自动找正的精度整体上达到微米级。
本发明的第二方面提供一种适用于磨床回转零件的找正方法，其适用于如本发明所述的找正机构，包括如下步骤：
-所述第一定位系统中，所述子盘夹持所述磨床回转零件，所述母盘固定所述子盘，且所述母盘固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；
设置所述子盘，使得其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；
设置所述母盘，使得其找正基准不大于第二预定偏差；
-所述第二定位系统中，所述测量单元对所述磨床回转零件的偏差进行测量，
所述计算单元根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；
所述调整单元根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；
-所述第一定位系统和第二定位系统的配合，从而使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
在一个优选例中，所述第二定位系统中，所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
本发明能够带来以下至少一种有益效果：可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明的子盘和母盘通过零点定位系统进行固定的示意图。
图2示出了通过测量单元测量偏差的示意图。
图3示出了通过调整单元在X-向进行调整的示意图。
图4示出了通过调整单元在Y+向进行调整的示意图。
图5示出了自动找正的流程示意图。
附图标号说明：
1-子盘；2-母盘；3-工作台；4-零件；5-压板；6-测头；7-机床主轴；8-推杆。
具体实施方式
本发明中，发明人经过了广泛和深入的试验，发现结合零点系统的粗定位，和特定位置的微调系统进行精定位，使得本发明可以实现无人的自动找正系统，做到自动化产线。
本发明的技术问题是：如何对回转类型的零件的磨床加工进行自动找正，从而使得整条生产线达到自动化程度。特别是，当所述回转类型的零件为高精度要求的回转类型的零件时，例如航空航天类多品种小批量的零部件回转零件的磨削加工，如何进行自动找正，从而使得整条生产线达到自动化程度。
本发明的技术构思是，通过第一定位系统的粗定位，和第二定位系统的偏差矫正，使得本发明可以实现无人的自动找正系统，使得自动化产线成为可能，特别是可以实现高精度加工的磨床回转类零件的无人干预加工。
较具体地，所述第二定位系统进行测量(例如进行在机测量系统进行反馈而实现)，计算(例如机床通过预设的宏程序计算)，再通过调整单元进行调整(例如通过推动机构进行特定位置的二次矫正定位误差而实现)，使自动找正高精度要求的回转类零件成为可能。
更具体地，采用第一定位系统和第二定位系统，第一定位系统为常规的找正(例如零点定位找正)，而第二定位系统通过数控系统将调整量分解为+X，-X，+Y或-Y四个方向进行分解计算得到偏移量，按照分解计算得到的偏移量，对母盘进行调整。
优选地，发明人还采用了推杆对母盘结构在+X，-X，+Y或-Y四个方向进行微调。
再次，发明人优选地采用所述子盘设置为通过零点定位系统固定在所述母盘上，所述母盘设置为通过液压装置固定在所述磨床的工作台上，施加特定的压力进行方便的调节。
由上可见，本发明与常规技术的不同在于，结合各种巧妙的构思，使得最后可以得到磨床加工的高精度零件得以自动找正的机构，并最后达到自动化生产的效果。
本发明的除非另有明确的规定和限定，本发明中所述的“或”，包含了“和”的关系。所述“和”相当于布尔逻辑运算符“AND”，所述“或”相当于布尔逻辑运算符“OR”，而“AND”是“OR”的子集。
除非另有明确的规定和限定，本发明的术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中
以下对本发明的各个方面进行详述：
找正机构
第一定位系统
所述第一定位系统包括用于夹持所述磨床回转零件的子盘、用于固定所述子盘的母盘，所述母盘设置为固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；其中所述子盘设置为其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；所述母盘设置为找正基准不大于第二预定偏差。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一预定偏差不高于0.02mm；所述第二预定偏差不高于0.005mm。本发明将所述偏差设置为0.005mm，使得零件的同轴度在最佳状态，此要求特别对轮盘高精度转子零件适用。
在本发明的一个优选实施方式中，所述子盘设置为通过零点定位系统固定在所述母盘上，所述母盘设置为通过液压装置固定在所述磨床的工作台上。本发明通过设置子盘和母盘的方式，使得所述第二定位系统的精调变得可能。
在本发明的一个优选实施方式中，所述液压装置的液压自动锁紧将其压紧力设置为不高于10N，从而使得所述母盘可以在不大于10N的力作用下进行微移动。本发明通过特定的压力设置，使得母盘的微调更为方便，同时也不影响其定位功能。
第二定位系统
所述第二定位系统包括测量单元、计算单元和调整单元，其中，所述测量单元设置为对所述磨床回转零件的偏差进行测量，所述计算单元设置为根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；所述调整单元设置为根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；所述第一定位系统和第二定位系统的配合使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二定位系统的所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二定位系统调整的精度达到不高于0.004mm。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磨床回转零件为高精度要求的轮盘转子零件。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磨床回转零件的磨削中心轴线的自动找正的精度整体上达到微米级。
找正方法
本发明的方法包括如下步骤：
所述第一定位系统中，所述子盘夹持所述磨床回转零件，所述母盘固定所述子盘，且所述母盘固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；设置所述子盘，使得其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；设置所述母盘，使得其找正基准不大于第二预定偏差；所述第二定位系统中，所述测量单元对所述磨床回转零件的偏差进行测量，所述计算单元根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；所述调整单元根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；所述第一定位系统和第二定位系统的配合，从而使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
本发明的一个优选实施方式中，所述第二定位系统中，所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等描述的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下结合附图对本发明进行详述：
实施例
图1为本发明的子盘1和母盘2通过零点定位系统进行固定的示意图；此时可以进行第一定位系统中涉及的定位。
本发明适用于磨床回转零件。
优选地，所述磨床回转零件4为高精度要求的轮盘转子零件。
更优选地，适用于各种航天领域的高精度要求的磨床回转零件，特别是轮盘轮子零件。
所述磨床回转零件4的自动找正机构包括第一定位系统和第二定位系统。所述第一定位系统和第二定位系统的配合使得所述磨床回转零件4相对于其磨削中心轴线可以自动找正(第二定位系统在下文详述)。
本发明的第一定位系统包括用于夹持所述磨床回转零件4的子盘1、用于固定所述子盘1的母盘2，所述母盘2设置为固定在所述磨床的工作台3上并可进行微调；其中所述子盘1设置为其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；所述母盘2设置为找正基准不大于第二预定偏差。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第一预定偏差不高于0.02mm；所述第二预定偏差不高于0.005mm。优选地，将所述偏差设置为0.005mm，使得零件4的同轴度在最佳状态，此要求特别对高精度轮盘转子零件4适用。
在一个优选例中，所述第一定位系统的所述子盘1设置为通过零点定位系统固定在所述母盘2上，所述母盘2设置为通过液压装置固定在所述磨床的工作台3上。
本发明通过设置子盘1和母盘2的方式，使得所述第二定位系统的精调变得可能。特别是，所述母盘2设置为便于第二定位系统中的微调。
在本发明的一个优选实施方式中，所述液压装置的液压自动锁紧将其压紧力设置为不高于10N，从而使得所述母盘2可以在不大于10N的力作用下进行微移动。也即，本发明通过特定的压力设置，使得母盘2的微调更为方便，同时也不影响其定位功能。
如图1所示，在一个具体实施方式中，夹持零件4的子盘1和母盘2通过零点定位系统进行定位固定，零点定位误差为0.02mm，我们需要将零件4的定位基准进行踩点测量，然后再进行微调母盘2，达到0.005mm的找正基准(设计要求零件4的外圆基准面对称4点跳动不大于0.005mm)，这样才能保住同轴度在最佳状态，此要求特别对轮盘高精度转子零件4适用。机床工作台3对母盘2进行固定，固定方式是油缸液压固定压板进行固定。
此时所述第一定位系统中误差的调整方式如下：
所述子盘1夹持所述磨床回转零件4，所述母盘2固定所述子盘1，且所述母盘2固定在所述磨床的工作台3上并可进行微调；
设置所述子盘1，使得其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；
设置所述母盘2，使得其找正基准不大于第二预定偏差。
所述第一预定偏差和第二预定偏差的定义如前所述。
图2示出了通过测量单元测量偏差的示意图。
图3示出了通过调整单元在X-向进行调整的示意图。
图4示出了通过调整单元在Y+向进行调整的示意图。
如图2-图4所示，本发明的所述第二定位系统包括测量单元、计算单元和调整单元，其中，
所述测量单元设置为对所述磨床回转零件4的偏差进行测量，
所述计算单元设置为根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；
所述调整单元设置为根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘2进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件4所需的精度为止。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二定位系统调整的精度达到不高于0.004mm。
在本发明的一个优选实施方式中，所述磨床回转零件4的磨削中心轴线的自动找正的精度整体上达到微米级。
具体的，所示测量单元包括设置在机床主轴7上的测头6。
所述的测头的作用是测量零件4的基准面、内孔或外圆，根据图纸设计定义确定。
优选地，所述第二定位系统的所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆8，所述推杆8根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘2进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件4所需的精度为止。
所述计算单元可以采用各种商业的或是编制的宏程序，只要能将偏差值分解为+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量。本发明的发明构思主要是在于将偏差值分解为四个方向从而结合具体结构实现自动找正，且在空间和时间上具有可操作性，至于采用何种宏程序，对此不作具体限制。
如图3和图4所示，分别示出了推杆在不同方向上的调整示意图。
图5示出了自动找正的流程示意图。
本发明是这样运作以实现自动找正的：
如图1和图2所示，此为全自动化生产线而设计，主要用于高精度的加工前准备，首先，零件4通过压板5(夹持工具)固定在子盘1上，子盘1通过零点定位系统固定在母盘2上，母盘2通过液压自动锁紧装置固定在机床工作台3上。
进一步讲，子盘1上面的零件4是通过在线外找正台上进行固定粗找正，AGV或机器人将子盘1运到机床设备的母盘2上面，零件夹持系统启动，固定了包括子盘1上面的所有件。
工作台3是通过液压自动锁紧母盘2的，在开始阶段，液压自动锁紧会将压紧力调到10N，基本上母盘2可以进行在不大于10N的力上进行微移动。
在这些准备后好，机床会启动测量宏程序(NC程序)，机床设有机床主轴7和测头6，测头6会测量零件4的基准面，内孔或外圆，根据图纸设计定义确定。
宏程序测量完基准面，进行宏程序计算，如果测量的值大于设计要求的数值，则进行图1所示的步骤，如果达到设计要求则直接进行加工。
按图3和图4所示，根据测量的宏程序计算，机床会抓取一个类似刀柄的推杆8。
如图3所示的推杆8，正在对X-向进行移动调整。推杆8会推动母盘2的移动，这个是数控进行微移动量的精确移动。
推杆8会进行4个方向的位移调整，根据宏程序计算进行4个方向的调整，如图4所示，对Y+向进行调整。
推杆8调整完成，再进行图2所示的测量，反馈结果合格，工作台3和母盘2的液压压紧会进行最大压紧(例如，5000N的压紧，根据零件4的大小和切削力)完成后，如果有特殊需要，也可以再次进行图2所示的测量。如果没有特殊要求，则可以直接进行数控加工。
本发明在全程无人干预的情况下进行了全自动化的高精度数控加工，包括立磨，加工中心等设备的运用。
本发明的一个具体实施方式中，是按照如下方法进行自动找正的：
零件4和工装先在线下(生产线的准备区)进行人工装夹；通过机器人进行搬运和装夹到机床上，通过零点定位系统定位在机床的母盘2上；这样机床会启动数控程序(NC程序)，在加工前对零件4的位置进行确认，数控程序的开始就是测量，测量零件4的位置偏差量，数控程序里面的宏程序再进行计算，对+X，-X，+Y或-Y四个方向进行计算偏移量，然后数控程序驱动主轴对磨床转台的0°，90°，180°，270°四个方向进行偏移量的测量，计算需要矫正的偏移量，再进行矫正。矫正的方法是机床运行宏程序，将抓取一个推动机构(推杆8)，对工装进行推动。再进行测量，如无问题，整个过程就完成。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种用于磨床回转零件的找正机构，其特征在于，其包括第一定位系统和第二定位系统，其中，
所述第一定位系统包括用于夹持所述磨床回转零件的子盘、用于固定所述子盘的母盘，所述母盘设置为固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；其中所述子盘设置为其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；所述母盘设置为找正基准不大于第二预定偏差；
所述第二定位系统包括测量单元、计算单元和调整单元，其中，
所述测量单元设置为对所述磨床回转零件的偏差进行测量，
所述计算单元设置为根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；
所述调整单元设置为根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；
所述第一定位系统和第二定位系统的配合使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
2.如权利要求1所述的找正机构，其特征在于，所述第二定位系统的所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
3.如权利要求1或2所述的找正机构，其特征在于，所述第一预定偏差不高于0.02mm；所述第二预定偏差不高于0.005mm。
4.如权利要求1或2所述的找正机构，其特征在于，所述第一定位系统的所述子盘设置为通过零点定位系统固定在所述母盘上，所述母盘设置为通过液压装置固定在所述磨床的工作台上。
5.如权利要求4所述的找正机构，其特征在于，所述液压装置的液压自动锁紧将其压紧力设置为不高于10N，从而使得所述母盘可以在不大于10N的力作用下进行微移动。
6.如权利要求1或2所述的找正机构，其特征在于，所述磨床回转零件为高精度要求的轮盘转子零件。
7.如权利要求1或2所述的找正机构，其特征在于，所述第二定位系统调整的精度达到不高于0.004mm。
8.如权利要求1或2所述的找正机构，其特征在于，所述磨床回转零件的磨削中心轴线的自动找正的精度整体上达到微米级。
9.一种适用于磨床回转零件的找正方法，其特征在于，适用于如权利要求1-8任意一项所述的找正机构，包括如下步骤：
-所述第一定位系统中，所述子盘夹持所述磨床回转零件，所述母盘固定所述子盘，且所述母盘固定在所述磨床的工作台上并可进行微调；
设置所述子盘，使得其零点定位误差可控制地不高于第一预定偏差；
设置所述母盘，使得其找正基准不大于第二预定偏差；
-所述第二定位系统中，所述测量单元对所述磨床回转零件的偏差进行测量，
所述计算单元根据所述测量单元得到的偏差值、通过预设的数控程序计算+X，-X，+Y或-Y四个方向上的偏移量；
所述调整单元根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止；
-所述第一定位系统和第二定位系统的配合，从而使得所述磨床回转零件相对于其磨削中心轴线可以自动找正。
10.如权利要求9所述的找正方法，其特征在于，所述第二定位系统中，所述调整单元包括设置在所述机床上的推杆，所述推杆根据所述计算单元计算所得的偏移量对所述母盘进行定位偏差矫正，直至达到所述磨床回转零件所需的精度为止。
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