CN203738563U - 一种基于plc的平面高速研磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的平面高速研磨机，包括上床身、下床身、主轴组件、立轴、摆臂、气动压头结构、电动机、变频器、皮带轮、气压系统和冷却系统以及PLC控制系统，所述的主轴组件装在床身上，立轴上装有摆臂，摆臂上装有压力头了，立轴垂直安装在主轴的后面，所述的冷却系统包括安放在机床的外侧的冷却箱，所述的冷却箱通过冷却管道连接到机床部分。本实用新型大大地提高了研磨加工精度、加工质量、加工效率及精度的稳定性，并且有效地降低了加工成本。效率高，采用低压研磨加工、同时自动化、智能化程度高，采用变频器进行调速，采用PLC对整个系统进行控制，这就使整个加工过程实现了自动化。

Description

一种基于PLC的平面高速研磨机

技术领域

本实用新型涉及一种加工设备，尤其涉及一种基于PLC的平面高速研磨机。 

背景技术

研磨是超精密加工中的一种重要方法，但传统研磨存在着加工加工效率低，加工成本高加工精度和加工质量不稳定等缺点。对于传统的散粒磨料研磨，磨料密度也难以控制，研磨速度也受到一定的限制，对于散粒磨粒磨料，磨料的尺寸不可能完全一致。在研磨时，磨料置于磨盘上，当放上工件后，工件表面主要与尺寸较大的磨粒接触，所以主要是尺寸较大磨料参与研磨加工，而较小尺寸的磨料就很难参与研磨加工，这就使每个参与研磨粒磨料承受的压力大，压强大，研磨加工量大，而且它们的间距也大，研磨加工产生的划痕深，而且宽，所以散粒磨料研磨加工的工件表面比固着磨料研磨加工的工件表面粗糙。这就使工件的加工表面很难达到高科技产品的需要。为了保证加工工件的面形精度，对于传统研磨的磨具需要经常修整磨具，在修整磨具时，为了较好低保证磨具的面形精度，一般来说，需要三个研磨盘相互对研。散粒磨料的研磨磨具材料的加工性相对来说较好些，但对磨具面形精度要求高，磨具尺寸较大，修整很困难，而且对操作者技术水平要求较高。对于固着磨料研磨，因为磨具表面上固结着极耐磨的磨料，加工性差，不论在线修整，还是在离线修整都比较困难，而且修整磨具会造成磨料严重浪费。修整磨具磨下的是磨料，而不像修整散粒磨料研磨磨具，磨下去的是磨具基体材料。磨料的价格远远高于磨具基体材料的价格，特别是目前金刚石磨料的应用日益广泛，其价格较为昂贵，传统磨具修整方法对固着磨料金刚石磨具所造成的浪费非常严重。在高科技广泛应用的今天，自动化和智能化是人们所希望的。高精度、高效率是现代设备不可缺少的。因此我们就需要更高性能的研磨机。 

变频调速器与PLC等现代科技技术的成就给传统的研磨机带来了革命性的影响。变频器和PLC与研磨机的结合，促进了研磨过程的智能化和自动化，这同时也对平面高速研磨机提出了更高的要求。 

国外在平面高速研磨等技术方面的研究较早，在平面高速研磨机的研究和利用也较为成熟。如日本发那克公司研制的半自动平面高速研磨机PLM—350,德国西门子公司研发的PJM420。都采用了变频器调速和PLC控制，加工效率高、精度高、可靠性大。但工作方式属于半自动化，磨具需还要经常修整，同时价格昂贵，很难被国内用户所接受。 

目前，在国内平面高速研磨机领域，有些项目达到或接近国际先进水平，但在智能化和全自动化方面还有一定的差距。现在国内应用较为普遍还是平面慢速研磨机，但平面高速研磨机发展很快，其应用也日益广泛。国内生产高速平面研磨机的厂家较少，而且种类不多， 这些平面高速研磨机主要是提高研磨加工质量和加工精度，但绝大部分都没能有效地提高加工效率，特别是降低加工成本方面几乎都没有效果，而且加工属于半自动化，这些平面高速研磨机仍不能改变传统研磨在人们心中的加工精度高，加工效率低，加工成本高的印象。 

由此可见，研制开发高精度、高效率、全自动化、智能化的经济型平面高速研磨机势在必行。 

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的就在于提供一种基于PLC的平面高速研磨机。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种基于PLC的平面高速研磨机，包括上床身、下床身、主轴组件、立轴、摆臂、气动压头结构、电动机、变频器、皮带轮、气压系统和冷却系统以及PLC控制系统，所述的主轴组件装在床身上，立轴上装有摆臂，摆臂上装有压力头了，立轴垂直安装在主轴的后面，所述的冷却系统包括安放在机床的外侧的冷却箱，所述的冷却箱通过冷却管道连接到空心主轴的下端，在所述的冷却管上设置流量控制阀，所述的流量控制阀与所述的PLC控制系统相连。 

作为本实用新型的一种改进，所述的气动压头结构包括气缸、活塞以及压力头，所述的压力头连接在所述活塞上，在所述的气缸上分别设置有上进气口和下进气口。 

作为本实用新型的一种改进，所述的变频器采用JPS系列交流电动机变频器，所述的变频器由主电路、控制电路、基极驱动电路组成。 

作为本实用新型的一种改进，所述的气压系统包括空气压缩机、空气过滤器、调压阀、压力表、棱阀、压力继电器、单向节流阀、汽缸、油雾气、节流阀、压力头以及四个二位三通电磁阀。 

作为本实用新型的一种改进，所述的PLC控制系统采用F—40M型PLC。 

有益效果： 

本实用新型的基于PLC的平面高速研磨机大大地提高了研磨加工精度、加工质量、加工效率及精度的稳定性，并且有效地降低了加工成本。效率高，采用低压研磨加工、高压研磨加工和低压抛光加工为一体的自动化加工，从而使加工效率提高30—100倍。自动化、智能化程度高。采用变频器进行调速，采用PLC对整个系统进行控制，这就使整个加工过程实现了自动化，通过设置温度传感器，并通过温度传感器检测的温度来控制冷却液的释放量，节约了成本，进一步地提高了经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的硬件原理图； 

图2为本实用新型的变频器调速主电路图；

图3为本实用新型的变频器基极驱动电路原理框图；

图4为本实用新型的气动压头结构示意图；

图5为本实用新型的气动系统的结构示意图。

图中各部件为： 

1—下床身；2—皮带轮； 3—上床身；4—定位盘；5—磨具；6—气动压头结构；7—摆臂；8立轴；9—电动机； 10—变频器；11—空气压缩机； 12—空气过滤器； 3A、3B—调压阀； 4A、4B—压力表；15—棱阀；16—压力继电器；17—单向节流阀；18—汽缸；19—油雾气；110—节流阀； 111—压力头；1DT、2DT、3DT、4DT— 二位三通电磁阀。

 具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步说明。

实施例1： 

如图1所示一种基于PLC的平面高速研磨机，包括上床身3、下床身1、主轴组件、立轴8、摆臂7、气动压头结构6、电动机9、变频器19、皮带轮2、气压系统和冷却系统以及PLC控制系统。所述的主轴组件装在床身上，立轴8上装有摆臂7，摆臂上装有压力头，立轴8垂直安装在主轴的后面，所述的冷却系统包括安放在机床的外侧的冷却箱，所述的冷却箱通过冷却管道连接到机床部分。

目前变频器种类繁多，我们选择JPS系列交流电动机变频器，该变频器采用16位微处理器作中央控制单元、全数字化、全模块化设计方案。 

JPS系列变频器主要由主电路、控制电路、基极驱动电路组成。  

1） 主电路: 如图2所示,50Hz、380V三相交流电源经R、S、T三端输入，由整流器整流成直流电源，经电容器滤波后给逆变器供电，在控制回路控制下把直流电换成三相可变电压、可变频率的交流电，由U、V、W三端输出供给电动机。

2）控制电路：控制电路的结构由两部分组成，一部分是产生PWM脉冲的专用IC及其外围电路；另一部分为系统的故障及保护电路，如图3所示。 

如图4所示为本实用新型的气动压头结构示意图，所述的气动压头结构包括气缸、活塞以及压力头，所述的压力头连接在所述活塞上，在所述的气缸上分别设置有上进气口和下进气口。高压空气由气管61进入汽缸18的上室，推动活塞3带动压力头5向下移动，从而实现加工过程中所需的各种压力。高压空气由气管2进入汽缸的下室，同时气管1接通大气，从而推动活塞3带动压力头5向上移动。气动压头的工作压力调节，是气压系统中的调压阀来实现的。 

图5为本实用新型的气动系统的结构示意图，所述的气压系统包括空气压缩机11、空气过滤器12、调压阀3A、压力表、棱阀、压力继电器、单向节流阀、汽缸、油雾气、节流阀、压力头以及四个二位三通电磁阀。该系统采用两极气动加压。压缩空气自空气压缩机11输出，通过空气过滤器12净化，然后分成两路，一路通过低压调速阀3A，根据初压要求，调整压力范围为0.05MPa ~ 0.4MPa，有压力表4A示出。当机床启动时，同时接通二位三通电磁阀1DT和2DT，低压空气经棱阀15，单向节流阀17进出汽缸18上腔，推动活塞连同压力头11下降，实现低压加工。汽缸下腔的空气通过节流阀110，进入电磁阀4DT与大气接通，排入大气。当二位三通电磁阀3DT通电，来自调压阀3B的高压空气经油雾气19、棱阀15、单向阀17也进入汽缸18的上腔，即进行工作压力下的精磨，压力值由压力表4B示出。精磨后，电磁阀1DT、2DT断电，电磁阀4DT通电，高压空气经节流阀110进入汽缸18的下腔，推动活塞连同压力头上移，汽缸下腔的空气经单向阀17、电磁阀2DT与大气接通排入大气，活塞即快速上移，至此机床完成一个工作循环。压力头上升和下降速度可分别调节节流阀110和单向节流阀17来实现。 

安装在研磨机研磨盘附近的温度检测传感器，检测研磨时的温度，并将温度传送到PLC控制系统，PLC控制系统根据温度来控制冷却管上的流量控制阀的流量的大小，在高速研磨和低速研磨的时候分别输送不同流量的冷却液，节省了成本。 

Claims (5)

1.一种基于PLC的平面高速研磨机，其特征在于：包括上床身、下床身、主轴组件、立轴、摆臂、气动压头结构、电动机、变频器、皮带轮、温度检测传感器、气压系统和冷却系统以及PLC控制系统，所述的主轴组件设置在在所述的上床身上，在立轴上设置有摆臂，摆臂上设置有气动压头结构，所述的冷却系统包括安放在机床的外侧的冷却箱，所述的冷却箱通过冷却管道连接到空心主轴的下端，在所述的冷却管上设置流量控制阀，所述的流量控制阀与所述的PLC控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的平面高速研磨机，其特征在于：所述的气动压头结构包括气缸、活塞以及压力头，所述的压力头连接在所述活塞上，在所述的气缸上分别设置有上进气口和下进气口。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的平面高速研磨机，其特征在于：所述的变频器采用JPS系列交流电动机变频器，所述的变频器由主电路、控制电路、基极驱动电路组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的平面高速研磨机，其特征在于：所述的气压系统包括空气压缩机、空气过滤器、调压阀、压力表、棱阀、压力继电器、单向节流阀、汽缸、油雾气、节流阀、压力头以及四个二位三通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种基于PLC的平面高速研磨机，其特征在于：所述的PLC控制系统采用F—40M型PLC。