CN116352533B - 一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法 - Google Patents

一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磨床控制系统技术领域，更具体地说，它涉及一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法，在本申请的控制系统及控制方法中，利用重量递减量的变化对应工件端面的变化，利用重量递减频率的变化对应工件进料速度的变化，砂轮速度再分别根据重量递减量和重量抵紧频率的变化而变化，使得砂轮速度能够根据工件端面的变化和工件进料速度的变化而自适应变化，从而解决厚度一致但端面大小不一致的多批工件之间需要分开加工的问题，并解决同批工件的进给速度发生改变后需要手动调整砂轮转速的问题。

Description

一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及磨床控制系统技术领域，尤其是一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法。
背景技术
双端面磨床是一种高效率的平面加工机床，能够在一次加工过程中同时磨削出两个平行端面，根据结构可分为卧式和立式两种，由于磨削出的产品精度高、生产效率高，因此在汽摩、轴承、磁性材料等诸多行业被广泛应用。在双端面磨床中，砂轮转速高则磨削效率高，但容易发热而导致烧坏工件，为了兼顾磨削效率和磨削质量，可使端面较大或者进给速度较快的工件对应较大的砂轮转速，使端面较小或者进给速度较慢的工件对应较小的砂轮转速。
现有技术中，对于厚度一致但端面大小不一致的多批工件，往往需要分开加工，从而根据端面大小使其对应不同的砂轮转速，另外，即使是加工同一批工件，当进给速度发生变化时，还要手动调整砂轮转速，比较麻烦。
发明内容
为了解决厚度一致但端面大小不一致的多批工件之间需要分开加工的问题以及同批工件的进给速度发生改变后需要手动调整砂轮转速的问题，本申请提供一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法。
第一方面，本发明提供一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，采用如下的技术方案：
一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，包括依次连接的重量传感器、存储器、PLC和砂轮电机，所述重量传感器设置在磨床的进料区域并感应工件的重量递减量和重量递减频率，所述存储器记录重量递减量和重量递减频率，所述PLC根据当前的重量递减量和重量递减频率调整所述砂轮电机的转速，且重量递减量、重量递减频率均与所述砂轮电机的转速呈正比。
优选的，还包括冷却液模块，所述冷却液模块具有冷却液回路，所述冷却液回路内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述PLC连接，当温度传感感应的温度超过阈值时，所述PLC控制降低磨床的进料区域的进给速度。
优选的，所述冷却液模块具有冷却液进液路，所述冷却液进液路和所述冷却液回路均设置有水位传感器，两所述水位传感器均与PLC连接，当所述冷却液进液路的水位与所述冷却液回路的水位比例低于阈值时，所述PLC控制降低砂轮处的冷却液用量。
优选的，还包括连接所述存储器和所述PLC的人机界面，还包括连接所述人机界面的称重器。
第二方面，本发明提供一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，采用如下的技术方案：
一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，包括端面变化的自适应控制和进给速度变化的自适应控制，在两控制过程中分别以工件的当前重量递减量和工件的当前重量递减频率为被对比量，分别以工件的上一重量递减量和工件的上一重量递减频率作为对比量，两控制过程均包括以下情况：
IF1：若被对比量大于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地提升砂轮转速；
IF2：若被对比量小于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地降低砂轮转速；
IF3：若被对比量等于对比量，则保持砂轮转速；
完成当轮控制后，需将被对比量替代对比量，以供下一轮控制进行对比。
优选的，在IF1中，新砂轮转速＝(被对比量/对比量)×C×原砂轮转速，C为系数，且C>对比量/被对比量；
在IF2中，新砂轮转速＝(被对比量/对比量)×1/C×原砂轮转速，C为系数，且C>被对比量/对比量。
优选的，以对比量为A，加入允许误差范围B，得到应用于该轮控制的对比量集合S1(A±B)；若被对比量均大于对比量集合S1(A±B)的数值，则按IF1处理；若被对比量均小于对比量集合S1(A±B)的数值，则按IF2处理；若被对比量与对比量集合S1(A±B)的数值有重合，则按IF3处理。
优选的，在将被对比量与对比量集合S1(A±B)的数值进行对比前，先将当轮控制的对比量集合S1(A±B)遍历之前的每轮对比量集合S1(A±B)；若存在数据重叠情况，将具有数值重叠的所有对比量集合S1(A+B)中的A提取并放入同一集合S2(An)，取集合S2(An)的数值的平均数并以该平均数的数值替代当轮控制的对比量集合S1(A±B)中A的原数值，使A的数值产生更新；若不存在数据重叠情况，则保持对比量集合S1(A±B)中A的原数值。
优选的，利用冷却液对砂轮进行冷却，持续检测冷却液回路的冷却液温度，当温度超过阈值时，则暂时降低磨床的进给速度。
优选的，将用于对砂轮实现冷却效果前后的冷却液进行分装并连通，并将冷却前的冷却液水位与冷却后的冷却液水位进行对比，当比值低于阈值时，则暂时降低冷却液在砂轮处的用量。
本发明的有益效果为：
1、在本申请的砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统及控制方法中，重量递减量的变化对应工件端面的变化，重量递减频率的变化对应工件进料速度的变化，砂轮速度再分别根据重量递减量和重量抵紧频率的变化而变化，使得砂轮速度能够根据工件端面的变化和工件进料速度的变化而自适应变化，从而解决厚度一致但端面大小不一致的多批工件之间需要分开加工的问题，并解决同批工件的进给速度发生改变后需要手动调整砂轮转速的问题；
2、工件尺寸的误差和进给速度的误差作为允许误差范围B加入到对比量A后，使得被对比量和对比量的对比由单对单对比变换单对多对比，使得只有在被对比量与对比量差异较大时才会产成砂轮转速的变化，避免砂轮转速的受控过于敏感，减少不必要的变化过程；
3、对比量A加入允许误差范围B后的对比量集合S1(A±B)遍历之前的每轮对比量集合S1(A±B)的目的在于：根据对比量集合S1(A±B)的数值寻找之前是否有同批工件或同进给速度的情况；若存在有数值重叠的情况，则说明之前存在有同批工件或同进给速度的情况；之后将将具有数值重叠的所有对比量集合S1(A+B)中的A放入同一集合S2(An)，取集合S2(An)的数值的平均数并以该平均数的数值替代当轮控制的对比量集合S1(A±B)中A的原数值，使A的数值产生更新，则能够避免因某一工件尺寸或某时刻进给速度的偏差较大而导致的对比量集合S1(A+B)偏差过大的情况。
附图说明
图1是本申请实施例中砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统的原理图；
图2是本申请实施例中冷却液模块的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图1-2和实施例对本发明作进一步说明。
本实施例公开一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，适用于厚度一致但端面大小不一致的多批工件同时进行磨削加工。
参照图1，砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统包括依次连接的重量传感器、存储器、PLC和砂轮电机。其中，重量传感器设置在磨床的进料区域并感应工件的重量递减量和重量递减频率，需要说明的是：磨床的进料区域用于将工件送进磨床的磨削位置内进行磨削；重量递减量为进料区域内进料前后的重量差值，若进料的工件的端面变大，则重量递减量变大，若进料的工件的端面变小，则重量递减量变小，因此工件的端面大小变化可通过重量递减量的大小变化体现；而重量递减频率为单位时间内的重量变化次数，若进料速度越快，则重量递减频率越快，若进料速度越慢，则重量递减频率越慢，因此工件的进料速度的快慢变换可通过重量递减频率的快慢变化体现。存储器记录重量递减量和重量递减频率，PLC根据当前的重量递减量和重量递减频率调整砂轮电机的转速，且重量递减量、重量递减频率均与砂轮电机的转速呈正比。
参照图1，系统还包括连接存储器和PLC的人机界面，人机界面设置有触摸屏，通过人机界面的触摸屏，用于往系统内输入初始重量递减量和初始重量递减频率。另外，人机界面还用于实时展示砂轮电机的当前转速。
参照图1，系统还包括连接人机界面的称重器，利用称重器得到首件工件的重量，从而得出初始的重量递减量。而初始的重量递减频率则根据进给速度、工件长度及相邻工件之间的间距得出。
参照图1和图2，系统还包括冷却液模块，冷却液模块具有冷却液回路，冷却液回路内设置有温度传感器，温度传感器与PLC连接，当温度传感感应的温度超过阈值时，表明砂轮温度过高，存在较大的烧坏工件的风险，此时PLC控制降低磨床的进料区域的进给速度，并在该速度下持续一定时间，目的在于通过降低进给速度来降低重量递减频率，从而降低砂轮转速，以降低砂轮温度。
参照图1和图2，冷却液模块包括冷却液管路、水泵、第一存液箱、第二存液箱和水冷箱，其中，水泵位于冷却液管路内，用于为管路的冷却液提供动力。冷却液管路包括冷却液进液路和冷却液回路，第一存液箱位于冷却液进液路内，第二存液箱位于冷却液回路内，水冷箱连接在冷却液进液路与冷却液回路之间，使得对砂轮进行冷却前和冷却后的冷却液进行分装并通过水冷箱对带走高温的冷却液进行冷却，能够使得对砂轮进行冷却的冷却液始终维持较低的温度，从而提高冷却液对砂轮的冷却效果。进一步的，第一存液箱和第二存液箱均设置有水位传感器，水位传感器感应的水位记录在存储器内，PLC根据第一存液箱和第二存液箱的水位情况调整砂轮处的冷却液的用量，当第一存液箱与第二存液箱的水位比例低于阈值时，PLC控制降低砂轮处的用量，并以该用量持续一定时间，目的在于使冷却前的冷却液水位逐渐回复。
本实施例还公开一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，用于上述砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统。
实施例一
砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法包括端面变化的自适应控制和进给速度变化的自适应控制，在两控制过程中分别以工件的当前重量递减量和工件的当前重量递减频率为被对比量，分别以工件的上一重量递减量和工件的上一重量递减频率作为对比量，两控制过程均包括以下情况：
IF1：若被对比量大于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地提升砂轮转速；
IF2：若被对比量小于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地降低砂轮转速；
IF3：若被对比量等于对比量，则保持砂轮转速；
其中：
在IF1中，新砂轮转速＝(被对比量/对比量)×C×原砂轮转速，C为系数，且C>对比量/被对比量；
在IF2中，新砂轮转速＝(被对比量/对比量)×1/C×原砂轮转速，C为系数，且C>被对比量/对比量；
C越大，新砂轮转速随被对比量/对比量的比值进行变化的程度则越大，C越小，新砂轮转速随被对比量/对比量的比值进行变化程度则越小，因此，C根据实际需求进行调整。在本实施例中，C为1，新砂轮转速＝(被对比量/对比量)×1×原砂轮转速，即新砂轮转速随被对比量/对比量的比值进行等比例变化。
完成当轮控制后，将被对比量替代对比量，以供下一轮控制进行对比。
在该方法中，重量递减量的变化对应工件端面的变化，重量递减频率的变化对应工件进料速度的变化，砂轮速度再分别根据重量递减量和重量抵紧频率的变化而变化，使得砂轮速度能够根据工件端面的变化和工件进料速度的变化而自适应变化，从而解决厚度一致但端面大小不一致的多批工件之间需要分开加工的问题，并解决同批工件的进给速度发生改变后需要手动调整砂轮转速的问题。
实施例二
与实施一的不同之处在于，以对比量为A，加入允许误差范围B，得到应用于该轮控制的对比量集合S1(A±B)，将被对比量与对比量集合进行对比，得出控制结果；若被对比量均大于对比量集合S1(A±B)的数值，则按IF1处理；若被对比量均小于对比量集合S1(A±B)的数值，则按IF2处理；若被对比量与对比量集合S1(A±B)的数值有重合，则按IF3处理。
在该方法中，工件尺寸的误差和进给速度的误差作为允许误差范围B加入到对比量A后，使得被对比量和对比量的对比由单对单对比变换单对多对比，使得只有在被对比量与对比量差异较大时才会产成砂轮转速的变化，避免砂轮转速的受控过于敏感，减少不必要的变化过程。
实施例三
与实施例二的不同之处在于，在将被对比量与对比量集合S1(A±B)的数值进行对比前，先将当轮控制的对比量集合S1(A±B)遍历之前的每轮对比量集合S1(A±B)；若存在数据重叠情况，将具有数值重叠的所有对比量集合S1(A+B)中的A提取并放入同一集合S2(An)，取集合S2(An)的数值的平均数并以该平均数的数值替代当轮控制的对比量集合S1(A±B)中A的原数值，使A的数值产生更新；若不存在数据重叠情况，则保持对比量集合S1(A±B)中A的原数值。
在该方法中，对比量A加入允许误差范围B后的对比量集合S1(A±B)遍历之前的每轮对比量集合S1(A±B)的目的在于：根据对比量集合S1(A±B)的数值寻找之前是否有同批工件或同进给速度的情况；若存在有数值重叠的情况，则说明之前存在有同批工件或同进给速度的情况；之后将将具有数值重叠的所有对比量集合S1(A+B)中的A放入同一集合S2(An)，取集合S2(An)的数值的平均数并以该平均数的数值替代当轮控制的对比量集合S1(A±B)中A的原数值，使A的数值产生更新，则能够避免因某一工件尺寸或某时刻进给速度的偏差较大而导致的对比量集合S1(A+B)偏差过大的情况。
实施例四
与其余实施例的不同之处在于，利用冷却液对砂轮进行冷却，持续检测冷却液回路的冷却液温度，当温度超过阈值时，则暂时降低磨床的进给速度。当温度传感感应的温度超过阈值时，表明砂轮温度过高，存在较大的烧坏工件的风险，此时降低磨床的进料区域的进给速度，目的在于通过降低进给速度来降低重量递减频率，从而降低砂轮转速，以降低砂轮温度。
将用于对砂轮实现冷却效果前后的冷却液进行分装并通过水冷箱连通，使得对砂轮进行冷却前和冷却后的冷却液进行分装并通过水冷箱对带走高温的冷却液进行冷却，能够使得对砂轮进行冷却的冷却液始终维持较低的温度，从而提高冷却液对砂轮的冷却效果。利用水位传感器将冷却前的冷却液水位与冷却后的冷却液水位进行对比，当比值低于阈值时，则暂时降低冷却液在砂轮处的用量，目的在于使冷却前的冷却液水位逐渐回复。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，适用于厚度一致但端面大小不一致的多批工件同时进行磨削加工，其特征在于：包括依次连接的重量传感器、存储器、PLC和砂轮电机，所述重量传感器设置在磨床的进料区域并感应工件的重量递减量和重量递减频率，所述存储器记录重量递减量和重量递减频率，所述PLC根据当前的重量递减量和重量递减频率调整所述砂轮电机的转速，重量递减量的变化对应工件端面的变化，重量递减频率的变化对应工件进料速度的变化，且重量递减量、重量递减频率均与所述砂轮电机的转速呈正比。
2.根据权利要求1所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，其特征在于：还包括冷却液模块，所述冷却液模块具有冷却液回路，所述冷却液回路内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述PLC连接，当温度传感器感应的温度超过阈值时，所述PLC控制降低磨床的进料区域的进给速度。
3.根据权利要求2所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，其特征在于：所述冷却液模块具有冷却液进液路，所述冷却液进液路和所述冷却液回路均设置有水位传感器，两所述水位传感器均与PLC连接，当所述冷却液进液路的水位与所述冷却液回路的水位比例低于阈值时，所述PLC控制降低砂轮处的冷却液用量。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，其特征在于：还包括连接所述存储器和所述PLC的人机界面，还包括连接所述人机界面的称重器。
5.一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，用于如权利要求3所述的砂轮转速自适应的双端面磨床控制系统，其特征在于：包括端面变化的自适应控制和进给速度变化的自适应控制，在两控制过程中分别以工件的当前重量递减量和工件的当前重量递减频率为被对比量，分别以工件的上一重量递减量和工件的上一重量递减频率作为对比量，两控制过程均包括以下情况：
IF1：若被对比量大于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地提升砂轮转速；
IF2：若被对比量小于对比量，则按被对比量与对比量的比例对应地降低砂轮转速；
IF3：若被对比量等于对比量，则保持砂轮转速；
完成当轮控制后，需将被对比量替代对比量，以供下一轮控制进行对比。
6.根据权利要求5所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，其特征在于：
在IF1中，新砂轮转速=（被对比量/对比量）×C×原砂轮转速，C为系数，且C>对比量/被对比量；
在IF2中，新砂轮转速=（被对比量/对比量）×1/C×原砂轮转速，C为系数，且C>被对比量/对比量。
7.根据权利要求6所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，其特征在于：以对比量为A，加入允许误差范围B，得到应用于该轮控制的对比量集合S1（A±B）；若被对比量均大于对比量集合S1（A±B）的数值，则按IF1处理；若被对比量均小于对比量集合S1（A±B）的数值，则按IF2处理；若被对比量与对比量集合S1（A±B）的数值有重合，则按IF3处理。
8.根据权利要求7所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，其特征在于：在将被对比量与对比量集合S1（A±B）的数值进行对比前，先将当轮控制的对比量集合S1（A±B）遍历之前的每轮对比量集合S1（A±B）；若存在数据重叠情况，将具有数值重叠的所有对比量集合S1（A+B）中的A提取并放入同一集合S2（An），取集合S2（An）的数值的平均数并以该平均数的数值替代当轮控制的对比量集合S1（A±B）中A的原数值，使A的数值产生更新；若不存在数据重叠情况，则保持对比量集合S1（A±B）中A的原数值。
9.根据权利要求5至8任一项所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，其特征在于：利用冷却液对砂轮进行冷却，持续检测冷却液回路的冷却液温度，当温度超过阈值时，则暂时降低磨床的进给速度。
10.根据权利要求9所述的一种砂轮转速自适应的双端面磨床控制方法，其特征在于：将用于对砂轮实现冷却效果前后的冷却液进行分装并连通，并将冷却前的冷却液水位与冷却后的冷却液水位进行对比，当比值低于阈值时，则暂时降低冷却液在砂轮处的用量。
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Pledgor: Zhaoqing Gaofeng Machinery Technology Co.,Ltd.

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