專利名稱：一種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代磨削加工中，內(nèi)圓磨削一直被認(rèn)為是比較困難的，對(duì)于微小孔的加工更是如此。不僅加工成本高,對(duì)其的加工精度也有很高的要求?，F(xiàn)有的內(nèi)圓磨床一般都以エ件臺(tái)徑向進(jìn)給的方式完成內(nèi)圓磨削，當(dāng)通過離線檢測發(fā)現(xiàn)加工エ件產(chǎn)生較大的錐度誤差吋，通常是依靠人工旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)后面的螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)，這在很大程度上依賴著操作者的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?。由于缺乏ー個(gè)定量的控制手段，往往需要多次試湊才能達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，從而使得調(diào)節(jié)效率低下、質(zhì)量難以得到有效的保證。為此，我們考慮通過發(fā)明ー套定量化的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，只需測量加工后的エ件錐度誤差值并將該錐度誤差值輸入到PLC中，便可由PLC程序控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成調(diào)節(jié)操作，這樣就能夠方便、快速的保證エ件錐度誤差控制在容許的范圍 內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)中，CN2915371Y實(shí)用新型專利提出了一種砂輪修整器的錐度調(diào)節(jié)裝置，該裝置用于在機(jī)械加工磨床上調(diào)節(jié)砂輪修整器，使其能夠?qū)⑸拜喰拚麨榧庸ぅ枰腻F度；CN101829932A發(fā)明專利提出了ー種全自動(dòng)數(shù)控軋輥磨床砂輪主軸可變角度自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制砂輪主軸的角度，使得在磨削加工時(shí)，砂輪工作表面始終保持與軋輥表面相切；CN101462255A發(fā)明專利提出了ー種磨削過程位置和姿態(tài)誤差自動(dòng)調(diào)整方法及系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)提出利用角位移傳感器和直線位移傳感器檢測エ件的位置和姿態(tài)，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)エ件的位置和姿態(tài)，但是這種檢測方法需要暫停加工過程，控制エ件碰觸接觸軸并推動(dòng)接觸軸運(yùn)動(dòng)，然后通過檢測接觸軸的運(yùn)動(dòng)來間接檢測エ件位置和姿態(tài)，不僅過程繁雜，還降低了生產(chǎn)效率，并且エ件移動(dòng)后的重復(fù)定位精度難以得到保障；JP05208350A發(fā)明專利提出了一種自動(dòng)錐度磨削加工的方法和裝置，通過旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)使得エ件進(jìn)給方向與エ件軸成ー夾角，用于進(jìn)行帶錐度外圓的磨削JP10230458A發(fā)明專利提出了一種錐度磨削裝置，利用接觸器碰觸エ件，測得エ件的位置，然后根據(jù)設(shè)定的錐度和直徑，計(jì)算出砂輪進(jìn)給的路徑，通過砂輪和エ件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)完成錐度磨削。以上專利都不能夠在無心內(nèi)圓磨床上實(shí)現(xiàn)錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)。由此可見，有必要提出ー種能夠應(yīng)用在無心內(nèi)圓磨床上的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，它能夠在エ件完成內(nèi)圓磨削加工后，根據(jù)エ件加工后產(chǎn)生的錐度誤差情況，通過PLC、步進(jìn)電機(jī)等機(jī)構(gòu)對(duì)エ件臺(tái)轉(zhuǎn)角進(jìn)行定量化自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證加工エ件的錐度誤差滿足公差要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種面向無心內(nèi)圓磨床的，特別是在微型軸承的高速磨削加工中，能夠根據(jù)エ件加工后產(chǎn)生的錐度誤差情況，通過PLC、步進(jìn)電機(jī)等對(duì)エ件臺(tái)轉(zhuǎn)角進(jìn)行定量化自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保證加工エ件的錐度誤差滿足公差要求。[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)如下該裝置的控制系統(tǒng)主要由PLC(I)構(gòu)成，PLC(I)分別與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
(2)、砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)和觸摸顯示屏(5)連接；所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)連接；所述砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)與砂輪電主軸(16)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)與錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)與錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)與錐度調(diào)節(jié)蝸輪
(8)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)是可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)的一部分；所述可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)上有旋轉(zhuǎn)軸(10)和エ件后擋板(11);所述可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)可以繞旋轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn)；所述エ件后擋板(11)用干支承エ件(13);所述エ件(13)由左滾輪(12)和右滾輪(14)帶動(dòng)旋 轉(zhuǎn)；砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)與砂輪軸滾珠絲桿(17)連接；所述砂輪軸滾珠絲桿(17)與砂輪電主軸(16)連接；所述砂輪電主軸(16)上安裝有砂輪(15)。該裝置中的砂輪軸步進(jìn)電機(jī)和錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)可以用伺服電機(jī)代替；其相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器也可以用相應(yīng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器代替。 所述PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制系統(tǒng)。本裝置所用的PLC是應(yīng)用本裝置進(jìn)行錐度調(diào)節(jié)的無心內(nèi)圓磨床的控制系統(tǒng)PLC，而不需另行配置PLC，降低了成本。所述PLC主要由CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊組成。所述PLC還通過MPI與觸摸顯示屏連接，可以通過所述觸摸顯示屏輸入錐度誤差測量數(shù)據(jù)。所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)連接，所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)又與砂輪軸滾珠絲桿連接。所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收PLC的指令,控制砂輪軸步進(jìn)電機(jī)通過砂輪軸滾珠絲桿的傳動(dòng)完成相應(yīng)的進(jìn)給和啟停動(dòng)作。所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)連接，在錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制下，錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)通過蝸輪蝸桿副的傳動(dòng)使得可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)可以繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)ー個(gè)角度，以完成錐度調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型按工作流程分為測量、計(jì)算、調(diào)節(jié)三個(gè)階段。各個(gè)階段的工作原理如下測量測量階段是離線完成的，在エ件磨削加工完成后，利用測微儀等測量工具對(duì)エ件進(jìn)行測量，測出エ件的兩截面內(nèi)徑數(shù)值D1、D2以及兩截面寬度L，并將所測得的數(shù)據(jù)通過觸摸顯示屏的エ件錐度測量數(shù)據(jù)輸入界面輸入PLC。計(jì)算PLC接收到通過觸摸顯示屏獲得的加工エ件的內(nèi)徑數(shù)值D1、D2和寬度L后，計(jì)算出エ件的錐度誤差M，并比較M是否大于系統(tǒng)設(shè)定的需要進(jìn)行錐度調(diào)節(jié)的閾值K ;若是，則計(jì)算需要發(fā)送給錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)節(jié)脈沖數(shù)和調(diào)節(jié)方向，其中，調(diào)節(jié)脈沖數(shù)由錐度調(diào)節(jié)部分的傳動(dòng)比以及蝸輪蝸桿副中的蝸輪分度圓半徑計(jì)算得到，調(diào)節(jié)方向由Dl和D2的大小比較結(jié)果確定；否則，不進(jìn)行錐度調(diào)節(jié)，繼續(xù)進(jìn)行下一エ件的磨削加工。調(diào)節(jié)按照計(jì)算得到的調(diào)節(jié)脈沖數(shù)和調(diào)節(jié)方向，PLC控制錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)按照調(diào)節(jié)方向完成上述調(diào)節(jié)脈沖數(shù)的錐度調(diào)節(jié)，通過蝸輪蝸桿副的傳動(dòng)使得エ件臺(tái)完成一定角度的旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)エ件中心軸與砂輪軸之間的夾角；當(dāng)PLC接收到調(diào)節(jié)完成的信號(hào)后，系統(tǒng)繼續(xù)開始下一エ件的磨削加工。該實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有如下優(yōu)點(diǎn)[0015]I)手動(dòng)測量，自動(dòng)調(diào)節(jié)本裝置實(shí)現(xiàn)無心內(nèi)圓磨床的錐度調(diào)節(jié)，只需要簡單測量エ件兩側(cè)內(nèi)徑數(shù)值，通過觸摸顯示屏輸入至PLC即可完成錐度調(diào)節(jié)，過程簡單快速，保證了加工效率。2)精確調(diào)節(jié)，準(zhǔn)確快速本裝置通過步進(jìn)電機(jī)完成錐度誤差的定量化調(diào)節(jié)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無須依靠人工經(jīng)驗(yàn)，便能快速、有效地保證調(diào)節(jié)精度。3)移植性好，成本較低本裝置是針對(duì)無心內(nèi)圓磨床，特別是微型軸承套圈的高速磨削所設(shè)計(jì)，但其也可經(jīng)過改制應(yīng)用于其他類型的內(nèi)圓磨床或者外圓磨床上，具有一定的可移植性；本裝置采用離線方式測量エ件的錐度誤差，測量儀器簡單、費(fèi)用低廉；而且，本裝置的PLC、伺服系統(tǒng)等 組件直接借用了該型磨床的控制系統(tǒng)組件，附加成本也較低。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的無心夾持示意圖；圖3是本實(shí)用新型的錐度測量示意圖；圖4是本實(shí)用新型的PLC接線示意圖；圖5是本實(shí)用新型的工作流程示意圖。圖I中I、PLC ;2、砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；3、砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器；4、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；5、觸摸顯示屏；6、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)；7、錐度調(diào)節(jié)蝸桿；8、錐度調(diào)節(jié)蝸輪；
9、可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)；10、旋轉(zhuǎn)軸；11、エ件后擋板；12、左滾輪；13、エ件；14、右滾輪；15、砂輪；16、砂輪電主軸；17、砂輪軸滾珠絲桿；18、砂輪軸步進(jìn)電機(jī)。圖2中11、エ件后擋板；12、左滾輪；13、エ件；14、右滾輪；15、砂輪；19、料道；20、推料桿；21、エ件支承；22、前擋板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，在該裝置中，PLC(I)分別與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)、砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)和觸摸顯示屏(5)連接；所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)連接；所述砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)與砂輪電主軸(16)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)與錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)與錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)與錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸輪
(8)是可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)的一部分；所述可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)上有旋轉(zhuǎn)軸(10)和エ件后擋板
(11);所述可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)(9)可以繞旋轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn)；所述エ件后擋板(11)用干支承エ件(13);所述エ件(13)由左滾輪(12)和右滾輪(14)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)與砂輪軸滾珠絲桿(17)連接；所述砂輪軸滾珠絲桿(17)與砂輪電主軸(16)連接；所述砂輪電主軸(16)上安裝有砂輪(15)。本實(shí)用新型的無心夾持示意圖如圖2，エ件(13)由左滾輪(12)和右滾輪(14)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由エ件后擋板(11)進(jìn)行軸向定位，由エ件支承(21)保持エ件在加工位置。[0030]本實(shí)用新型的錐度測量示意圖如圖3，分別測量出エ件A截面的內(nèi)徑D1、B截面的內(nèi)徑D2以及兩截面寬度L即可計(jì)算出エ件的錐度誤差值。本實(shí)用新型的PLC接線示意圖如圖4，顯示了在本實(shí)用新型的裝置中，PLC與其他設(shè)備的連線。如圖所示，PLC通過脈沖、方向和使能三個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)控制砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；PLC通過模擬量調(diào)速、方向和使能三個(gè)信號(hào)控制砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器，其中模擬量調(diào)速為一個(gè)模擬量輸出信號(hào)，方向和使能是兩個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào) ’另タト，PLC接收ー個(gè)來自錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)完成信號(hào)，為數(shù)字量輸入信號(hào)；PLC與觸摸顯示屏通過MPI方式連接。本實(shí)用新型的工作流程示意圖如圖5，其工作步驟為I)系統(tǒng)上電自檢，開始エ件的磨削加工；2)完成エ件的磨削加工后，利用測微儀等設(shè)備測量エ件兩截面的內(nèi)徑D1、D2以及兩截面寬度L ;3)將所述エ件內(nèi)徑數(shù)值Dl、D2和寬度L輸入觸摸顯示屏的エ件錐度測量數(shù)據(jù)輸入界面；4) PLC根據(jù)輸入的內(nèi)徑數(shù)值Dl、D2和寬度L計(jì)算エ件錐度M = tan a =D2-D1|/2L；5)PLC比較錐度計(jì)算結(jié)果M和系統(tǒng)設(shè)定的需要進(jìn)行錐度調(diào)節(jié)的閾值K，若M > I(，則進(jìn)行下一歩計(jì)算并進(jìn)行錐度調(diào)節(jié)；否則，繼續(xù)下一エ件的磨削加工；6)PLC計(jì)算錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)節(jié)脈沖數(shù)和調(diào)節(jié)方向,其中，調(diào)節(jié)脈沖數(shù)n由錐度調(diào)節(jié)部分的傳動(dòng)比i (単位脈沖對(duì)應(yīng)的蝸桿進(jìn)給量)以及蝸輪蝸桿副中蝸輪分度圓半徑S計(jì)算得到，計(jì)算公式為n = arctanM*S/i ;調(diào)節(jié)方向由Dl和D2的大小比較結(jié)果確定,若D2 > D1，則進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié)，可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；若Dl > D2，則進(jìn)行正調(diào)節(jié)，可旋轉(zhuǎn)エ件臺(tái)做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；7)PLC控制錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)按照調(diào)節(jié)方向完成調(diào)節(jié)脈沖數(shù)n的錐度調(diào)節(jié)后，錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送調(diào)節(jié)完成信號(hào)至PLC，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行下一エ件的磨削加工。
權(quán)利要求1.一種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裝置的控制系統(tǒng)為PLC(l)，所述PLC(I)分別與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)、砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)和觸摸顯示屏(5)連接；所述砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)連接；所述砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)與砂輪電主軸(16)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)與錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)連接；所述錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)與錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)與錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)連接；所述錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)是可旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)(9)的一部分；所述可旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)(9)上有旋轉(zhuǎn)軸(10)和工件后擋板(11);所述可旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)(9)可以繞旋轉(zhuǎn)軸(10)旋轉(zhuǎn)；所述工件后擋板(11)用于支承工件(13);所述工件(13)由左滾輪(12)和右滾輪(14)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；砂輪軸步進(jìn)電機(jī)(18)與砂輪軸滾珠絲桿(17)連接；所述砂輪軸滾珠絲桿(17)與砂輪電主軸(16)連接；所述砂輪電主軸(16)上安裝有砂輪(15)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裝置中的砂輪軸步進(jìn)電機(jī)和錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)可以用伺服電機(jī)代替；其相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器也可以用相應(yīng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器代替。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種面向無心內(nèi)圓磨床的錐度誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。在該裝置中，PLC(1)分別與砂輪軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)、砂輪電主軸驅(qū)動(dòng)器(3)、錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(4)和觸摸顯示屏(5)連接；錐度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)(6)與錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)連接；錐度調(diào)節(jié)蝸桿(7)與錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)連接；錐度調(diào)節(jié)蝸輪(8)是可旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)(9)的一部分；可旋轉(zhuǎn)工件臺(tái)(9)上有旋轉(zhuǎn)軸(10)；砂輪電主軸(16)上安裝有砂輪(15)。本實(shí)用新型可以在無心內(nèi)圓磨床進(jìn)行磨削加工時(shí)，根據(jù)加工工件的錐度誤差，通過PLC、步進(jìn)電機(jī)等對(duì)工件臺(tái)轉(zhuǎn)角進(jìn)行定量化自動(dòng)調(diào)整，以保證加工工件的錐度誤差在公差要求的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)B24B53/04GK202540143SQ20122001093
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者余忠華, 孫長敬, 楊振生, 謝超 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)