CN1857863A - 通用外圆磨床自动定位配磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用外圆磨床自动定位配磨方法,包括下述步骤:将可调顶杆(6)通过转臂(5)、支架(4)固定在砂轮架(3)上并随其移动,传感器(③)固定在床身上与差动整流电路(④)电连接,功率接口(⑥)与外圆磨床的执行电器电连接后,通过开关(K3)与数字面板表(⑤)电连接;将电位器(W1)的刻标置仪器面板“0”位,切断开关(K3),试磨一个轴径,确定配磨基本尺寸半径r0,其退刀点为O0,以此为基准,将电位器(W1)分别向“±”方向旋转,其加工半径就增大或者减小,发生r0±Δr0的变化;利用本发明进行配磨,与现有技术相比,容易制出理想的配偶件。由于不需要联机实时测孔径和轴径,适用于国产所有通用外圆磨床采用。
Description
技术领域
本发明涉及一种配磨方法,特别涉及通用外圆磨床自动定位配磨方法。
背景技术
转轴与轴承、阀与阀体、模具的滚动导柱等都是配偶件,其间隙或过盈是由基孔配轴的配磨加工获得的。
公知的试切配磨法,在配磨前先测出每个孔径的实际尺寸,将相同尺寸分组、编号、制表,按配合性质要求,用反复试切法将配偶轴径磨至理想尺寸,该方法的缺点是加工与测量极其繁琐,定位不准,易出废品。
文献“《PMKZ-2配磨用主动测量控制装置》说明书”公开了兵器工业部55研究所的配磨用主动测量控制装置,该装置在自动或半自动磨床上附加一套由测孔装置、测轴装置、控制仪组成的“配磨主动测量控制装置”,先由测孔装置将测准的孔径尺寸信号输给控制仪,在磨削过程中测轴装置也将轴径尺寸变化信号输给控制仪,两信号进行比较,达到预先设定的配合性质时,便发出停止砂轮进给信号,测孔装置与测轴装置各自由两只性能相近的电感传感器组成,配磨尺寸限定在内孔Φ4~Φ40mm,孔深2~40mm范围。该装置存在的不足是:配磨尺寸受限制;需要联机实时测孔径和轴径,调整比较麻烦;而且磨床围布测孔装置、测轴装置、控制仪必然降低磨床的柔性,不利于中小工厂采用。
发明内容
为了克服现有技术配磨尺寸受限制,需要联机实时测孔径和轴径以及降低磨床柔性的不足,本发明提供一种通用外圆磨床自动定位配磨方法,可实现相同尺寸孔径分组自动定位配磨。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种通用外圆磨床自动定位配磨方法,其特征在于,包括下述步骤:
1)将可调顶杆6固定在转臂5上,转臂5通过铰链与支架4连接,支架4固定在砂轮架3上,将可调顶杆6与传感器③测头对中,传感器③固定在床身上,初级线圈与多谐振荡器②电连接,次级线圈与差动整流电路④电连接,功率接口⑥与外圆磨床执行电器KM及快退按钮SB电连接后,通过开关K3与数字面板表⑤的A/D7107负极性驱动脚PM电连接;
2)将差动整流电路④的电位器W1的旋钮刻标对准仪器面板刻标的“0”位,切断开关K3,使功率接口⑥停止工作,利用传感器③控制微进给进刀,试磨一个轴径,其半径尺寸等于基本尺寸半径r0,且偏差趋于零,试磨合格后砂轮径向不退出,轴向可移出切削表面,在此位置利用可调顶杆6微调移动传感器③测头,使数字面板表⑤的显示数为零,砂轮架3所处的位置就是被确定的配磨基本尺寸半径r0,其退刀点为O0,合上开关K3,以此基本尺寸半径r0的定位为基准,改变电位器W1的原设位置“0”,就可使退刀点发生偏离基本尺寸半径r0的任意位置的变化;将电位器W1向“+”方向旋转,其加工半径增大,退刀点出现O1位置的变化,其加工半径发生r0+Δr0的变化;将电位器W1向“-”方向旋转,其加工半径减小,退刀点出现O2位置的变化,其加工半径发生r0-Δr0的变化。
所述的偏离基本尺寸半径r0变量±Δr0的确定方法是:测出一批孔件实际尺寸半径Ri,按配合种类和性质要求设定统一的半径间隙或过盈量δ,据此,可由公式算出配磨轴径的半径ri=Ri±δ,从而由公式算出配磨轴径的半径变量Δr0=ri-r0。
本发明的有益效果是:由于本发明对现役磨床附加一种通用外圆磨床自动定位装置进行配磨,不需要联机实时测孔径和轴径,适用于国产所有通用外圆磨床采用,尤其适用于无测孔仪器的小工厂,利用外协测孔亦可实现自动定位配磨。由于控制装置中省略了测孔装置、测轴装置,既避免了两个以上传感器的配偶和仪器间的相互干扰,又简化了调整、使用程序,还保持了原机床的柔性。由于借用A/D7107的负极性驱动脚PM作为自动定位退刀信号,信号的转换点恒定且不需要调校,其重复定位误差随分辨力的提高可小到±0.1μm,与现有技术相比,容易制出理想尺寸的配偶件。
附图说明
图1本发明通用外圆磨床自动定位配磨方法的装置示意图
图2本发明通用外圆磨床自动定位配磨方法的电路图
图中:1-工件,2-砂轮,3-砂轮架,4-支架,5-转臂,6-可调顶杆,①-直流电源,②-多谐振荡器,③-传感器,④-差动整流电路,⑤-数字面板表,⑥-功率接口。
具体实施方式
参照图1~2,本发明由机电两部分组成,机械部分包括支架4、转臂5和可调顶杆6;控制装置包括直流电源①、多谐振荡器②、传感器③、差动整流电路④、数字面板表⑤和功率接口⑥。支架4固定在砂轮架3上,转臂5通过铰链与支架4连接,可调顶杆6是一个刻度值为0.01mm的测微头,它固定在转臂5上,用于改变加工直径的调节,支架4、转臂5、可调顶杆6与传感器③测头对中,调好后固紧随进给的砂轮架3一起移动。传感器③固定在床身上,恒定,其初级线圈与多谐振荡器②电连接,次级线圈与差动整流电路④电连接。当砂轮架3进给时,顶杆6碰触传感器③的测头,使其移动发生电磁感应信号变化,经差动整流电路④将电压信号送到数字面板表⑤,显示出砂轮架3所处的位置及其变化。如将任何基本尺寸加工件的切削终点信号都规定为零,并由数字面板表⑤的A/D7107负极性驱动脚PM发出信号,当砂轮架3进给、传感器③测头位移出现数字面板表⑤的显示数为零时,数字面板表⑤的A/D7107负极性驱动脚PM便发出自动定位退刀信号,通过功率接口⑥驱动机床执行电器KM完成自动退刀动作。
传感器③的行程从对称中心算为±1mm,是一个不放大位移信号可分辨0.1μm的差动变压器。
由ZL1整流的直流电源①,先经集成稳压器7909稳压成-9V供给多谐振荡器②,再经集成稳压器7905稳压成-5V供给数字面板表⑤。多谐振荡器②产生约2000Hz的近似方波,提供给传感器③的初级线圈激磁,其两次级产生的脉动感应电压,经差动整流电路④变成直流差动电压信号,直接供给数字面板表⑤,显示传感器③的位移量变化。
数字面板表⑤选用UP311型31/2位数字面板表,其测量范围为±199.9mv,小数点后的末位变化一字为O.1mv,如将传感器③从对称中心向两端位移调整成±199.9μm与±199.9mv相对应,其小数点后末位变化一字为0.1μm,该位移的标定用中原量仪厂生产的BCT-5C微动测量台分高低两档校准。高档分辨力为0.1μm,小数点在末位前亮,开关K2接位置A由电位器W3调出;低档分辨力为0.5μm,小数点在1/2位后亮,开关K2接位置B由电位器W2调出。高档在±1000字(±100μm)变化范围内各有1字(0.1μm)示值误差;低档在±200字(±100μm)变化范围内极少出现1字(0.5μm)示值误差。将传感器③测头接触测量台面,反复抬起落下10次,高档的重复误差为±0.1μm,低档无变化。利用高档将传感器③预热30分钟后,移动测头使其停在数字面板表⑤显示数为
位置,控制装置与传感器③综合的4小时零漂小于1μm。将校准后的控制装置装在机床上,其仪器电箱面对操作者放在砂轮架上或机床外都可正常工作,不会因机床运转出现数字面板表⑤的数字闪动,电机启动和停止瞬间除外。
切削终点的自动定位与退刀由数字面板表⑤的A/D7107负极性驱动脚PM控制,它的作用是切换电压极性由“+”过“0”变“-”或其相反的过程,与1/2位发光二极管g笔划电连接,从A/D7107负极性驱动脚PM另引一条支路,通过光电隔离器MOC3081的发光二极管与功率接口⑥耦合,使其推动机床执行电器KM实现自动退刀动作。A/D7107负极性驱动脚PM由逻辑电平控制,出现在极性转变的过零点,只在“0+”至“0-”或其相反过程切换;由于芯片A/D7107内部设置了自动稳零线路,零点漂移误差很小,随分辨力的提高其重复定位误差可小到±0.1μm,优于电压比较器定位性能。
功率接口⑥是一种由光电隔离器MOC3081与晶闸管T3组成的电子开关,用于控制中间继电器、电磁阀等感性负载KM的通断,它是一种用DC3V的弱电信号控制AC220V强电器件的举措。该回路中的按钮SB是磨床设置的砂轮快退按钮,为常闭状态,取数字面板表⑤的-1999为测量范围,即该测量段负极性驱动脚PM为高电平“1”,通电,横笔g亮,显“-”,同时,另一支路光电隔离器MOC3081的发光二极管也亮,使代替开关作用的功率接口⑥通电,也处于常闭状态,如将快退按钮SB与功率接口⑥串接,两个常闭状态的开关可各行其事,从而保留了原机床手按电钮的退刀功能。
传感器③的铁心有无限个连续的平衡位置,其标志为数字面板⑤的输入电压Vin=0,可将其作为切削终点的定位信号,通过A/D7107负极性驱动脚PM的切换实现自动定位与退刀功能。前述平衡位置与差动整流电路④的电位器W1的阻值分配有关,改变电位器W1的阻值分配,传感器③的铁心就从一个平衡位置移到另一平衡位置,由A/D7107负极性驱动脚PM控制的自动退刀点也随之移动,所需的加工尺寸就可随意设定和控制。基于以上原理实施的自动定位配磨方案,偶件的基本尺寸半径r0是配磨的基准,由传感器③铁心的某一平衡位置来模拟,该位置数字面板表⑤的电压显示信号为零,其自动定位退刀点为O0;通过向差动整流电路④的电位器W1分别输入偏离基本尺寸半径r0的变量信号±Δr0,传感器③铁心的原有平衡位置改变,其自动退刀点由O0变为O1、O2,加工半径发生r0±Δr0的变化,于是可磨出不同配合种类和性质的偶件。
确定基本尺寸半径r0与改变退刀点的方法是:将差动整流电路④的电位器W1的旋钮刻标对准仪器面板刻标的“0”位,切断开关K3,使功率接口⑥停止工作,利用传感器③控制微进给进刀,试磨一个轴径,其半径尺寸等于基本尺寸半径r0,且偏差趋于零,试磨合格后砂轮径向不退出,轴向可移出切削表面,在此位置利用可调顶杆6微调移动传感器③测头,使数字面板表⑤的显示数为零,砂轮架3所处的位置就是被确定的基本尺寸半径r0,它是配磨的基准,其退刀点为O0,合上开关K3,以此基本尺寸半径r0的定位为基准,改变电位器W1的原设位置“0”,就可使退刀点发生偏离基本尺寸半径r0的任意位置的变化。将电位器W1向“+”方向旋转,其加工半径增大,退刀点出现O1位置的变化,加工半径发生r0+Δr0的变化;将电位器W1向“-”方向旋转,其加工半径减小,退刀点出现O2位置的变化,加工半径发生r0-Δr0的变化。在电位器W1的某一定位长期加工,如因砂轮磨损导致直径尺寸增大,可用改变电位器W1位置增加原定位显示数的方法补调。
计算偏离基本尺寸半径r0的变量±Δr0的方法是:测出一批孔径实际尺寸半径Ri,按配合种类和性质要求设定统一的半径间隙或过盈量δ,据此,由公式算出配磨轴径的半径ri=Ri±δ,从而由公式算出配磨轴径的半径变量Δr0=ri-r0。将以上计算结果列表供操作者按孔径的实测半径尺寸Ri制出一批间隙或过盈完全相同的理想配偶轴径。
输入偏离基本尺寸半径r0的变量±Δr0的方法是:采用任意点数字增减法,即,从已试切并调好的基本尺寸半径r0处退出砂轮架3,顶杆6与传感器③测头可接触也可不接触,在该位置数字面板表⑤出现一个
以内的任何数,以该数作为基准,向电位器W1输入半径变量±Δr0。当电位器W1向“+”方向旋转输入+Δr0时,数字面板⑤的原有显示数减少,其退刀零点移前,使加工半径增大;当电位器W1向“-”方向旋转输入-Δr0时,数字面板表⑤的原有显示数增加,其退刀零点移后,使加工半径减小。该方法简单、不需调整机床、且与K3的通断无关,其各种配合实施过程如下:
一、间隙配合:
50件
配合性质的孔径与轴径配磨,孔的极限偏差为Φ20 H6(0 +0.013),轴的极限偏差为Φ20g5(-0.016 -0.007),依次算出配合直径的最大间隙量为0.029mm,最小间隙量为0.007mm,设统一的直径间隙量2δ=0.016mm,即半径间隙量δ=0.008mm,由实测孔径半径Ri分组、编号算出配磨轴径半径ri及其半径变量Δr0,列入表1中。
参照表1的数据,对件号01~05的半径变量Δr0输入取高档(每字0.1μm)时,输入结果如下:
件号00:试切轴径,ri=r0=10mm,Δr0=0mm。
件号01:半径变量Δr0=-0.002mm,电位器W1向“-”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
,输入半径变量Δr0时以基本尺寸半径r0的定位其半径变量Δr0=0为基准,输入-0.002-0=-0.002mm(20字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=9.998mm,同一定位配磨5件。
件号02:半径变量Δr0=-0.003mm,电位器W1继续向“-”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
输入半径变量Δr0时以件号01的定位为基准,输入-0.003-(-0.002)=-0.001mm(10字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=9.997mm,同一定位配磨10件。
件号03:半径变量Δr0=-0.004mm,电位器W1继续向“-”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
输入半径变量Δr0时以件号02的定位为基准,输入-0.004-(-0.003)=-0.001mm(10字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=9.996mm,同一定位配磨20件。
件号04~05的半径变量Δr0输入方法类推,从略。
二、过盈配合:
100件
配合性质的孔径与轴径配磨,孔的极限偏差为Φ60H6(0 0.19),轴的极限偏差为Φ60p5(+0.032 +0.045),依此算出配合直径的最大过盈量为0.045mm,最小过盈量为0.013mm,设统一的直径过盈量2δ=0.030mm,即半径过盈量δ=0.015mm,由实测孔径半径Ri分组、编号算出配磨轴径半径ri及其半径变量Δr0,列入表2中
参照表2中数据,对件号01~05的半径变量Δr0的输入取低档时(每字0.5μm),输入结果如下:
件号00:试切轴径,ri=r0=30mm,Δr0=0mm。
件号01:半径变量Δr0=+0.016mm,电位器W1向“+”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
输入半径变量Δr0时以基本尺寸半径r0的定位其半径变量Δr0=0为基准,输入0.016-0=0.016mm(2×16=32字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=30.016mm,同一定位配磨10件。
件号02:半径变量Δr0=+0.018mm,电位器W1继续向“+”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
输入半径变量Δr0时以件号01的定位为基准,输入0.018-0.016=0.002mm(4字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=30.018mm,同一定位配磨20件。
件号03:半径变量Δr0=+0.020mm,电位器W1继续向“+”方向旋转,设砂轮退出后的显示数为
输入半径变量Δr0时以件号02的定位为基准,输入0.020-0.018=0.002mm(4字),得输入后的显示数为
配磨出轴径半径尺寸ri=30.020mm,同一定位配磨40件。
件号04~05的半径变量Δr0输入法依此类推,从略。
三、过渡配合:
过渡配合是可能出现间隙或过盈的配合,其中
可按ri=r0,Δr0=0配磨轴径,
与
为滚动轴承孔与轴,齿轮孔与轴常用配合,孔与轴间总希望有些过盈,因此,可避开间隙按适当过盈配磨轴径,其方法同过盈配合。
综上所述,本配磨实施方式有多项工作,操作者只需完成其中两项:一是对一批零件试切一个半径ri=r0的配磨基准;二是对一组孔径实测尺寸输入偏离基本尺寸半径r0的轴径半径变量±Δr0,按常规操作配磨等量轴径。
本发明可实现相同尺寸孔径分组自动定位配磨轴径,其方法简单、易操作、配磨尺寸不受限制并适合通用外圆磨床普遍采用。
表1:间隙配合
的Δr0计算参数
单位:mm
件号 | 基本尺寸r0(半径) | 实测孔径尺寸Ri(半径) | 设定间隙量δ(半径) | 配磨轴径尺寸ri(半径) | 配磨轴径变量Δr0(半径) | 件数 |
00 | 10 | 0 | 10 | 0 | 1 | |
01 | 10 | 10.006 | 0.008 | 9.998 | -0.002 | 5 |
02 | 10 | 10.005 | 0.008 | 9.997 | -0.003 | 10 |
03 | 10 | 10.004 | 0.008 | 9.996 | -0.004 | 20 |
04 | 10 | 10.003 | 0.008 | 9.995 | -0.005 | 10 |
05 | 10 | 10.002 | 0.008 | 9.994 | -0.006 | 5 |
注:i)件号00为试切轴径,ri=r0,偏差趋于零;ii)ri=Ri-δ;iii)Δr0=ri-r0。 |
单位:mm
件号 | 基本尺寸r0(半径) | 实测孔径尺寸Ri(半径) | 设定过盈量δ(半径) | 配磨轴径尺寸ri(半径) | 配磨轴径变量Δr0(半径) | 件数 |
00 | 30 | 0 | 30 | 0 | 1 | |
01 | 30 | 30.001 | 0.015 | 30.016 | +0.016 | 10 |
02 | 30 | 30.003 | 0.015 | 30.018 | +0.018 | 20 |
03 | 30 | 30.005 | 0.015 | 30.020 | +0.020 | 40 |
04 | 30 | 30.007 | 0.015 | 30.022 | +0.022 | 20 |
05 | 30 | 30.009 | 0.015 | 30.024 | +0.024 | 10 |
注:i)件号00为试切轴径,ri=r0,偏差趋于零;ii)ri=Ri+δ:iii)Δr0=ri-r0。 |
Claims (2)
1、一种通用外圆磨床自动定位配磨方法,其特征在于,包括下述步骤:
1)将可调顶杆6固定在转臂5上,转臂5通过铰链与支架4连接,支架4固定在砂轮架3上,将可调顶杆6与传感器③测头对中,传感器③固定在床身上,初级线圈与多谐振荡器②电连接,次级线圈与差动整流电路④电连接,功率接口⑥与外圆磨床执行电器KM及快退按钮SB电连接后,通过开关K3与数字面板表⑤的A/D7107负极性驱动脚PM电连接;
2)将差动整流电路④的电位器W1的旋钮刻标对准仪器面板刻标的“0”位,切断开关K3,使功率接口⑥停止工作,利用传感器③控制微进给进刀,试磨一个轴径,其半径尺寸等于基本尺寸半径r0,且偏差趋于零,试磨合格后砂轮径向不退出,轴向可移出切削表面,在此位置利用可调顶杆6微调移动传感器③测头,使数字面板表⑤的显示数为零,砂轮架3所处的位置就是被确定的配磨基本尺寸半径r0,其退刀点为O0,合上开关K3,以此基本尺寸半径r0的定位为基准,改变电位器W1的原设位置“0”,就可使退刀点发生偏离基本尺寸半径r0的任意位置的变化;将电位器W1向“+”方向旋转,其加工半径增大,退刀点出现O1位置的变化,其加工半径发生r0+Δr0的变化;将电位器W1向“-”方向旋转,其加工半径减小,退刀点出现O2位置的变化,其加工半径发生r0-Δr0的变化。
2、根据权利要求1所述的通用外圆磨床自动定位配磨方法,其特征在于,所述的偏离基本尺寸半径r0变量±Δr0的确定方法是:测出一批孔件实际尺寸半径Ri,按配合种类和性质要求设定统一的半径间隙或过盈量δ,据此,可由公式算出配磨轴径的半径rj=Ri±δ,从而由公式算出配磨轴径的半径变量Δr0=ri-r0。
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