CN114800278A - 一种智能磨床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨床领域，特别涉及一种智能磨床，包括：数据采集模块、数据库模块、数据处理模块和喷洒模块；所述数据采集模块用于收集和传递磨床加工过程中的磨床加工单元中磨床的温度信号和加工时长信号；所述数据库模块用于储存预设的切屑液喷洒模式，所述喷洒模式为基于不同的加工时长和加工时温度，确定的切屑液的单位时间喷洒量和总计喷洒时间；所述数据处理模块用于接收数据采集模块传递的温度信号和加工时长信号，然后调取数据库模块中预设的切屑液喷洒模式，并将该对应的控制信号传递给喷洒模块；所述喷洒模块接收控制信号，并根据控制信号执行对应的喷洒模式。改善了加工过程中砂轮和工件打磨蓄热，可能导致砂轮爆裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及磨床领域，特别涉及一种智能磨床。
背景技术
磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，产品质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，发展前景好，这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康，稳定且可持续发展，就需要业内企业共同努力，尤其需要发挥精益求精的研发精神，进一步提高生产工艺，降低成本，真正解决客户的实际困难，严把质量关，提供最可靠的产品。
专利号为CN 104162817 B的发明专利公开了一种分体式智能磨床，包括横梁，横梁上设有沿水平导轨动作的机械臂，横梁下方依次设有工件平台、厚度检测装置、翻转臂和工作台，在工件平台上设有工件导杆，机械臂上设有升降导轨，气缸安装在机械臂上，电磁吸盘与气缸连接，气缸驱动电磁吸盘沿升降导轨滑动升降，电磁吸盘与气缸之间设有用于缓冲的弹簧。本发明提供的一种分体式智能磨床，通过采用分体式的结构，可以利用现有的磨床，降低了设备的整体成本，通过在机械臂上设置气缸驱动升降并配合用于缓冲的弹簧的方式，简化了机械臂的结构，尤其是简化了控制方式，通过气缸的上下极限点来控制动作精度，大幅简化了控制难度。
该发明通过采用分体式的结构，优化了控制方式，达到了减缓控制难度的效果，解决了操作性的技术难题，但是在加工过程中，磨床的砂轮与工件摩擦会产生大量的热，如果积蓄过多，便会造成工件损伤或者砂轮蓄热爆裂，所以急需一种磨床能解决打磨过程中的散热问题，同时也能节约成本。
发明内容
本发明提供了一种磨床，以改善加工过程中砂轮和工件打磨蓄热，可能导致砂轮爆裂的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种智能磨床，包括：
数据采集模块、数据库模块、数据处理模块和喷洒模块；
所述数据采集模块用于收集和传递磨床加工过程中的磨床加工单元中磨床的温度信号和加工时长信号；
所述数据库模块用于储存预设的切屑液喷洒模式，所述喷洒模式为基于不同的加工时长和加工时温度，确定的切屑液的单位时间喷洒量和总计喷洒时间；
所述数据处理模块用于接收数据采集模块传递的温度信号和加工时长信号，然后调取数据库模块中预设的切屑液喷洒模式，并将该对应的控制信号传递给喷洒模块；工件加工温度未达到第一阈值时，切屑液满足工件加工润滑；工件加工温度超过第一阈值未到第二阈值时，切屑液喷洒量满足降温需要，加工完成后，仍持续喷洒切屑液使砂轮快速降温至安全温度范围；工件加工温度超过第二阈值时，切换切屑液种类，对工件砂轮进行持续降温，加工完成后，仍持续喷洒切屑液使砂轮快速降温至安全温度范围；
所述喷洒模块接收控制信号，并根据控制信号执行对应的喷洒模式。
该发明的原理：数据采集模块采集加工零件的加工时长信息和加工温度信息，通过以上信息来确定单位喷洒切屑液的数量和喷洒切屑液的总长时间。本方案对打磨过程中砂轮的降温方式进行了规划，即加工件加工温度不高时，切屑液润滑作用较大，所需提供的切屑液量只需满足润滑效果即可，温度不断提升过程中，如果超出了加工件的熔点，便会损坏加工件，所以需要在加工过程中进行降温处理。切屑液同时起着降温的作用。由于打磨件大多为同批次多件相同的单品，通过其加工温度与加工时长确定出预设喷洒模式，即确定出加工到某个时间段喷洒多少数量的切屑液，加工完成后喷洒多长时间的切屑液用于给砂轮降温。针对初次加工的加工件，操作员根据自身经验进行数据设置。或者切屑液全开，直至加工完成后温度降为常温，后续操作员通过刚才的加工时间温度变化，进行切屑液的喷洒量和喷洒时长进行设置，后面根据此结构不断优化。
该发明的有益效果：一定程度上节约了切屑液的使用，整个过程贴近工业实产，工业转化度高，加工过程中降低了砂轮温度和加工件的温度，改善了高温损坏加工件和高温砂轮爆裂的危险，保证了加工时的工件与磨床内的其他零部件的安全，减少了人力劳动成本。本方案采用电控系统化操作，利于复制与嫁接，可以用于多个场景，给用户以好的使用体验。通过切屑液的喷洒降低了砂轮温度，改善了加工过程中砂轮和工件打磨蓄热，可能导致砂轮爆裂的问题。
进一步，磨床内包括砂轮和用于给砂轮散热的散热片，所述砂轮中心同主轴固定有带动砂轮转动的中心轴，所述散热片对立设置在中心轴的自由端旁。增设散热片辅助切屑液散热，改善了砂轮内部蓄热，整体降低砂轮温度，防止其破碎炸裂。
进一步，所述散热片附着有半导体制冷片冷端，半导体制冷片热端设置在机体外侧；所述半导体制冷片冷端用于将散热片传递出来的热量导出，传递至半导体制冷片热端。利用半导体制冷片具有的冷端和热端，形成热电偶对，交换热量，可以实现直流电制冷或者制热的一种新型的制冷和制热方法。只要待冷却的物体的温度高于半导体制冷片的冷端面，热量就会从冷端面被吸收，传递到热端面进行热量释放。直到当冷、热端达到一定的温差，两种热传递的量相等时，冷端和热端就会达到一个平衡点，正逆向热传递互相抵消，此时冷热端的温度就不会继续发生变化。当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。将热量持续导出，提升效率。
进一步，还包括人机交互界面，供操作者查看加工时温度和已加工时长。加工状态可视化，利于操作员查看。
进一步，所述人机交互界面还包括数据库子界面；所述数据库子界面中包括已存储的预设的切屑液喷洒模式、自定义数据添加板块和待修正板块；所述自定义数据添加板块用于操作员添加非数据库储存的加工件材质以及加工精度的切屑液喷洒模式；所述待修正板块用于对预设的切屑液喷洒模式进行修正。操作人员通过人机交互界面可以录入修改预设的切屑液喷洒模式，在实际加工过程中，操作员可以根据实时数据对预设的切屑液喷洒模式进行正向的数据修改，以达到更好的喷洒效果。
进一步，还包块喷头机架、升压喷头，输液管、压力管、切屑液箱和气泵；所述喷头机架固定在外壳机架内部顶端，所述喷头机架上端固定在砂轮上方，所述气泵固定在外壳机架上；所述切屑液箱固定在喷头机架下端，所述升压喷头输液口通过输液管和切屑液箱连通，升压喷头升压口通过压力管和气泵连通；所述气泵上设有控制开关，所述控制开关用于根据接收到数据处理模块传递来的数据信号，控制气泵启停。位置关系、连接关系简单，易于架设，通过气泵的控制开关控制切屑液的喷洒量，响应度快，有利于辅助打磨加工。
附图说明
图1为一种智能磨床实施例一的操作流程图；
图2为一种智能磨床实施例一的喷洒模块三维图；
图3为一种智能磨床实施例一喷洒模块的正视图；
图4为一种智能磨床实施例一喷洒模块的俯视图；
图5为一种智能磨床实施例一喷洒模块的仰视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括： 升压喷头1、数据处理模块2、切屑液箱3、数据库模块4、喷头机架5、气泵6、压力管7、控制开关8、输液管12。
实施例一如图1所示，
一种智能磨床，包括：
数据采集模块、数据库模块4、数据处理模块2和喷洒模块；
所述数据采集模块用于收集和传递磨床加工过程中的磨床加工单元中磨床的温度信号和加工时长信号；采集温度信号的选用红外线测温仪型号为SA100ACF，可以检测－20~1000℃的温度变化，红外线测温仪对立设置在磨床中砂轮的侧面，用于检测加工时砂轮的实时温度。时长信号是计算加工开始的时间到加工结束的时间，可以依此计算单个工件的加工时间，从而规划出一批零件的加工工期时间安排。不同的材料根据不同的加工精度，从时间层面上相对而言，加工时间越长的材料往往硬度越大，单个零件的加工时长的差值，如果相差很大，排除人为干扰和机械故障的因素后，便可从零件的材质进行探究，探查其是否为劣质材料，硬度要求是否合规，如果硬度条件不合规，便排除了次品，如果合规，便可探查其加工方式，寻找出加工的优化方案，提升加工效率。且加工时间越长砂轮的积蓄温度也就越高，可以通过喷洒切屑液对其进行降温，喷洒切屑液的时间由温度确定，当砂轮温度降低至200℃以下时（本领域的技术人员可根据实际使用场景选择适宜温度标准），便使砂轮自然冷却，获取时间信息的工具可以采用数据处理模块2内自带的计时器程序。在切屑液箱3中，还设有水位感应阀，用于感知切屑液箱3内的剩余切屑液量，该感应阀选择液体感应开关水位检测非接触式液位传感器外贴式液位计控制感应器，该感应器可以附着在切屑液箱3表面，切屑液箱3材质可选择玻璃或塑料，感应器位置放置可以刻度形式，即每1L切屑液处放置一个探头。若降温所需的切屑液大于切屑液箱3体内的切屑液，便提醒操作员注意增添切屑液，防止出现故障。
所述数据库模块4用于储存预设的切屑液喷洒模式，数据处理模块2选用高通四核MSM8996及其使用装置，数据处理模块2通过usb接口和数据库模块4连接，数据库模块4选择SD卡及其读写装置，或者选择移动硬盘等，通过既往加工经验，针对某种零件的打磨工作，记录好加工时的打磨温度和打磨时间的关系，从而调配合适的切屑液瞬时喷洒量，如加工温度较低的零部件时，切屑液主要起润滑作用，降温需求不是很高，所以瞬时切屑液量只需满足加工时的润滑效果即好，可以通过设置在气泵6上的阀门，控制气压大小，从而控制切屑液的瞬时喷洒量。如加工完成后温度较高，切屑液也可起降温作用。根据温度可以选择水基切屑液和油基切屑液，油基的润滑效果好，水基的冷却效果好，在加工800℃以下时采用油基切屑液，超过800℃以上就采用水基切屑液，在原有的切屑液箱3上分为两个部分，一半装油基切屑液，一半装水基切屑液，各自的输出的管道上都设立了阀门，最后汇至喷头，根据加工温度，打开对应的阀门，放出水基或油基切屑液。所述喷洒模式为基于不同的加工时长和加工时温度，确定的切屑液的单位时间喷洒量和总计喷洒时间。
所述数据处理模块2用于接收数据采集模块传递的温度信号和加工时长信号，然后调取数据库模块4中预设的切屑液喷洒模式，数据库模块4里预存的喷洒模式，包括瞬时喷洒量，持续喷洒时间，喷洒切屑液的种类。例如，加工某轴类零件，加工时的切屑温度为900℃，则升至900℃前采用油基切屑液降温，单个喷头瞬时喷洒量5ml每秒，900℃以上时采用水基切屑液实行降温，这些数据的得出，是根据以往的加工经验预设出的，如无预设值，便以第一次加工该类零件的工艺作为预设值。数据处理模块2将该对应的控制信号传递给喷洒模块，一个单片机接收来自数据处理模块2的控制信号，然后单片机将控制信号发给各个阀门，依据喷洒模式控制各个阀门开启的大小或直接打开或关闭；所述喷洒模块接收控制信号，并根据控制信号执行对应的喷洒模式。
磨床内包括砂轮和用于给砂轮散热的散热片，所述砂轮中心同主轴固定有带动砂轮转动的中心轴，所述散热片对立设置在中心轴的自由端旁。多个散热片组合成为散热鳍片，对立中心轴设置，在加工过程中，砂轮和加工零件摩擦，产生热量，热量向砂轮中心扩散再传递至中心轴上，通过设置在中心轴旁的散热鳍片将热量导出，防止其积蓄过多热量，导致砂轮膨胀爆裂。所述散热片附着有半导体制冷片冷端，半导体制冷片热端设置在机体外侧；所述半导体制冷片冷端用于将散热片传递来的热量导出，传递至半导体制冷片热端。是利用半导体制冷片具有的冷端和热端，形成热电偶对，交换热量，可以实现直流电制冷或者制热的一种新型的制冷和制热方法。只要待冷却的物体的温度高于半导体制冷片的冷端面，热量就会从冷端面被吸收，传递到热端面进行热量释放。直到当冷、热端达到一定的温差，两种热传递的量相等时，冷端和热端就会达到一个平衡点，正逆向热传递互相抵消，此时冷热端的温度就不会继续发生变化。当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。通过以上原理得以完成对主轴的温度降低，间接降低砂轮的温度。
还包括人机交互界面，供操作者查看加工时温度和已加工时长。所述人机交互界面还包括数据库子界面；所述数据库子界面中包括已存储的预设的切屑液喷洒模式、自定义数据添加板块和待修正板块；所述自定义数据添加板块用于操作员添加非数据库储存的加工件材质以及加工精度的切屑液喷洒模式；所述待修正板块用于针对实际加工过程中储存的数据，如出现多次同类加工的采集的数据异常，操作员根据异常分析，调节切屑液喷洒的模式。该人机交互界面设置在磨床外，供操作人员查看调试，人机交互界面内核是数据处理模块2中的一段程序。修正模块是针对前期没有录入喷洒模式的加工零件，操作员可以根据经验预设，和不断调整优化。
如图2-5所示，还包块喷头机架5、升压喷头1，输液管12、压力管7、切屑液箱3和气泵6；所述喷头机架5固定在外壳机架内部顶端，所述喷头机架5上端固定在砂轮上方，所述气泵6固定在外壳机架上；所述切屑液箱3固定在喷头机架5下端，所述升压喷头1输液口通过输液管12和切屑液箱3连通，升压喷头1升压口通过压力管7和气泵6连通；所述气泵6上设有控制开关8，所述控制开关8用于根据接收到数据处理模块2传递来的数据信号。所述喷洒模块包块喷头机架5、升压喷头1，输液管12、控制开关8、压力管7、切屑液箱3和气泵6，所述喷头机架5上端固定在加工单元上方，所述数据处理模块2和数据库模块4都固定在喷头机架5下端，所述气泵6固定在外壳机架上，所述切屑液箱3固定在数据处理模块3和数据库模块4下方；所述升压喷头1为多组，且转动连接在切斜液箱3底部；所述升压1喷头输液端通过输液管12与切屑液箱3连通，升压喷头1升压端通过压力管7和气泵6连通，所述控制开关8安装在气泵6上，所述控制开关8的开关系统通过数据处理模块传2递来的信号，控制气泵的气压大小。喷洒模块的升压喷头1多组设定是为了能多方面对打磨加工区域进行冷却和润滑，操作员可在加工前对其进行转动调节，喷头内部结构类似于WZKDD-S，控制开关8通过单片机接收数据处理模块2传递的控制信号，控制气压大小，从而控制切屑液的喷洒量。
实施例二
实施例二作为实施例一的进一步改进，相同之处不再赘述，不同之处在于，如附图2-5所示，升压喷头有两种，分别是喷雾喷头和喷淋喷头，喷雾喷头将有压水流通过喷头喷射到空中，呈雾状散落，喷雾分布和覆盖范围广，喷淋喷头是液体通过喷淋头喷洒而出，洒水量大且较为集中。现切屑液箱内有两种切屑液，分别为油基切屑液与水基切屑液。在加工温度小于200℃时，采用油基切屑液喷雾，喷雾喷洒范围广，能让加工位置获取到足够的切屑液以保证正常的加工润滑进行，保护了加工件与砂轮，同时也节约了切屑液用量。当加工温度超过200℃未达到500℃时，预计加工时长超过5分钟时，前三分钟进行油基喷淋，后面时间进行水基喷雾和油基喷淋，在保证其正常的润滑效果时，添加水雾加快降温；加工时间不足五分钟时，仅执行油基喷淋，润滑冷却效果适宜。当加工温度超过500℃未达到1000℃时，采用油基喷雾和水基喷淋同时进行，在加工完成后持续水基喷淋砂轮进行降温，降温至500℃后，便停止喷淋，此举兼顾润滑效果的同时，快速降低温度。当温度超过1000℃时，采用水基喷淋和水基喷雾，加工完成后持续水基喷淋直至砂轮温度降至500℃以下再停止，水流持续喷淋，直接带走大量的加工热量，再水雾汽化，扩大了散热范围，也能带走巨大的热量，保护了砂轮与加工件。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.一种智能磨床，其特征在于，包括：
数据采集模块、数据库模块、数据处理模块和喷洒模块；
所述数据采集模块用于收集和传递磨床加工过程中的磨床加工单元中磨床的温度信号和加工时长信号；
所述数据库模块用于储存预设的切屑液喷洒模式，所述喷洒模式为基于不同的加工时长和加工时温度，确定的切屑液的单位时间喷洒量和总计喷洒时间；
所述数据处理模块用于接收数据采集模块传递的温度信号和加工时长信号，然后调取数据库模块中预设的切屑液喷洒模式，并将该对应的控制信号传递给喷洒模块；工件加工温度未达到第一阈值时，切屑液满足工件加工润滑；工件加工温度超过第一阈值未到第二阈值时，切屑液喷洒量满足降温需要，加工完成后，仍持续喷洒切屑液使砂轮快速降温至安全温度范围；工件加工温度超过第二阈值时，切换切屑液种类，对工件砂轮进行持续降温，加工完成后，仍持续喷洒切屑液使砂轮快速降温至安全温度范围；
所述喷洒模块接收控制信号，并根据控制信号执行对应的喷洒模式。
2.根据权利要求1所述的一种智能磨床，其特征在于：磨床内包括砂轮和用于给砂轮散热的散热片，所述砂轮中心同主轴固定有带动砂轮转动的中心轴，所述散热片对立设置在中心轴的自由端旁。
3.根据权利要求2所述的一种智能磨床，其特征在于：所述散热片附着有半导体制冷片冷端，半导体制冷片热端设置在机体外侧；所述半导体制冷片冷端用于将散热片传递来的热量导出，传递至半导体制冷片热端。
4.根据权利要求1所述的一种智能磨床，其特征在于：还包括人机交互界面，供操作者查看加工时温度和已加工时长。
5.根据权利要求4所述的一种智能磨床，其特征在于：所述人机交互界面还包括数据库子界面；所述数据库子界面中包括已存储的预设的切屑液喷洒模式、自定义数据添加板块和待修正板块；所述自定义数据添加板块用于操作员添加非数据库储存的加工件材质以及加工精度的切屑液喷洒模式；所述待修正板块用于对预设的切屑液喷洒模式进行修正。
6.根据权利要求2所述的一种智能磨床，其特征在于：还包块喷头机架、升压喷头，输液管、压力管、切屑液箱和气泵；所述喷头机架固定在外壳机架内部顶端，所述喷头机架上端固定在砂轮上方，所述气泵固定在外壳机架上；所述切屑液箱固定在喷头机架下端，所述升压喷头输液口通过输液管和切屑液箱连通，升压喷头升压口通过压力管和气泵连通；所述气泵上设有控制开关，所述控制开关用于根据接收到数据处理模块传递来的数据信号，控制气泵启停。
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|---|---|---|---|
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- 2022-04-29 CN CN202210473960.4A patent/CN114800278A/zh active Pending
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