本發(fā)明屬于切削加工技術領域，具體涉及一種分度偏心孔自動磨削裝置及方法。

背景技術：

在眾多的檢測儀器和分析技術方法中，質(zhì)譜分析技術及其相關儀器設備是現(xiàn)代分析技術及儀器的核心。四極桿質(zhì)譜儀是目前最成熟、應用最廣泛的小型質(zhì)譜儀之一，具有結構緊湊、功能齊全、價格低廉、靈敏度高、定性準確等優(yōu)點，在物理學、分析化學、醫(yī)學、環(huán)境科學、生命科學等領域中獲得了廣泛應用。

四極質(zhì)量分析器是四極桿質(zhì)譜儀的核心部件，其基本結構就是2個極座和4個極桿組成。四極質(zhì)量分析器的綜合幾何精度直接影響質(zhì)譜儀分析的質(zhì)量范圍和分辨率。四極桿質(zhì)量分析器結構雖然簡單，但其精度高。極座是四極質(zhì)量分析器的關鍵零件，極座的制造精度很大程度上決定了四極質(zhì)量分析器最終裝配的綜合幾何精度。極座的加工工藝的關鍵是4個極孔的形狀精度、尺寸精度、位置精度等。這些精度的設計指標都接近或達到了現(xiàn)有通用加工設備和測量設備的極限。

目前，在通用加工設備上四極質(zhì)量分析器的陶瓷極座的極孔加工流程是磨頭試刀完成后只能實現(xiàn)單孔磨削，每磨削完一個孔后需要手動旋轉(zhuǎn)分度臺轉(zhuǎn)動一定的角度，然后進行下一個孔的磨削加工，而且由于陶瓷硬度高，每次磨削去除量小，通常需要多輪磨削加工才能達設計精度要求，因此，在沒達到尺寸、精度要求前，每完成一輪磨削后還需要操作者手動進給水平工作臺以實現(xiàn)磨頭的進給，如此循環(huán)反復，直到孔的加工尺寸和精度達設計要求。這種磨孔方式需要操作者在每個孔磨削一次完成后手動旋轉(zhuǎn)分度臺，而且每完成一輪磨削（每個孔磨削一次），操作者還需要手動進給，因此存在陶瓷極座的極孔加工精度對操作者的依賴性高，加工精度不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低下等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的一個技術問題是提供一種分度偏心孔自動磨削裝置，本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是提供一種分度偏心孔自動磨削方法。

本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削裝置，其特點是：所述的磨削裝置包括多孔自動磨削控制程序、工控機、控制器單元、驅(qū)動單元和執(zhí)行機構單元；其連接關系是：所述的多孔自動磨削控制程序運行在工控機中，控制器單元與工控機通過網(wǎng)線、usb接口、pci總線、isa總線或rs232串口連接，控制器單元和驅(qū)動單元之間、驅(qū)動單元和執(zhí)行機構單元之間通過屏蔽電纜連接。

所述的工控機用于部署多孔自動磨削控制程序、磨削控制器的驅(qū)動程序和動態(tài)鏈接庫以及rs232串口驅(qū)動程序，還用于給控制器單元提供pci插槽、isa插槽、網(wǎng)口、rs232等連接接口。

所述的多孔自動磨削控制程序是分度偏心孔自動磨削裝置的控制中樞，運行在工控機中。多孔自動磨削過程中向磨削控制器發(fā)送啟動磨削的控制指令，實現(xiàn)單孔磨削；向分度控制器發(fā)送轉(zhuǎn)動分度臺的控制指令，并根據(jù)定時檢測到的單孔磨削狀態(tài)和分度臺狀態(tài)信號協(xié)調(diào)單孔磨削和分度臺轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)單孔磨削、分度臺轉(zhuǎn)動和磨頭進給的多種運動組合方式的全自動磨削控制，還提供磨削工藝參數(shù)輸入接口、控制操作接口，并顯示磨削過程狀態(tài)信息。

所述的控制器單元包括磨削控制器和分度控制器，磨削控制器通過安裝在工控機中的驅(qū)動程序以及動態(tài)鏈接庫與多孔自動磨削控制程序通信，接收多孔自動磨削控制程序發(fā)送的控制指令并把控制指令發(fā)送給z軸驅(qū)動器、x軸驅(qū)動器、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器和磨頭驅(qū)動器；分度控制器通過rs232串口與多孔自動磨削控制程序通信，接收多孔自動磨削控制程序發(fā)送的控制指令并把控制指令發(fā)送給分度臺驅(qū)動器。

所述的驅(qū)動單元包括z軸驅(qū)動器、x軸驅(qū)動器、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器、分度臺驅(qū)動器和磨頭驅(qū)動器，所述的z軸驅(qū)動器、x軸驅(qū)動器、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器和磨頭驅(qū)動器分別通過屏蔽電纜與磨削控制器連接，并接收磨削控制器發(fā)送的控制指令，然后分別驅(qū)動z軸執(zhí)行機構和x軸執(zhí)行機構的平動、轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)運動和磨頭旋轉(zhuǎn)；分度臺驅(qū)動器通過屏蔽電纜與分度控制器連接，接收分度控制器發(fā)送的控制指令驅(qū)動分度臺轉(zhuǎn)動。

所述的執(zhí)行機構單元包括z軸執(zhí)行機構、x軸執(zhí)行機構、轉(zhuǎn)臺、分度臺和磨頭，z軸執(zhí)行機構通過屏蔽電纜與z軸驅(qū)動器連接，接收z軸驅(qū)動器發(fā)送的驅(qū)動指令實現(xiàn)磨頭的z向往復進給；x軸執(zhí)行機構通過屏蔽電纜與x軸驅(qū)動器連接，接收x軸驅(qū)動器發(fā)送的驅(qū)動指令實現(xiàn)磨頭的x向進給；轉(zhuǎn)臺通過屏蔽電纜與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器連接，接收轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器發(fā)送的驅(qū)動指令實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)；分度臺通過屏蔽電纜與分度臺驅(qū)動器連接，接收分度臺驅(qū)動器發(fā)送的驅(qū)動指令實現(xiàn)分度臺的分度轉(zhuǎn)動；磨頭通過屏蔽電纜與磨頭驅(qū)動器連接，接收磨頭驅(qū)動器發(fā)送的驅(qū)動指令實現(xiàn)磨頭的高速旋轉(zhuǎn)；

所述的分度臺安裝在轉(zhuǎn)臺上，分度臺和轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)中心相互平行并偏置一個偏心距離，所述的分度臺上安裝有工件。

所述的磨削控制器采用西門子數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)或pmac系列運動控制器中的一種。

所述的多孔自動磨削控制程序的磨孔個數(shù)可以根據(jù)工藝需求任意設置，可以實現(xiàn)任意孔數(shù)的磨削加工。

所述的磨削裝置，如果把磨頭更換為鉆頭，可以實現(xiàn)任意個數(shù)偏心孔的自動鉆孔加工。

本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削方法包括以下步驟：

a.啟動多孔自動磨削控制程序；

b.在多孔自動磨削控制程序的控制界面上設置磨孔個數(shù)n、磨孔次數(shù)m和磨孔工藝參數(shù)，n≥1，m≥1，n、m為整數(shù)；

c.多孔自動磨削控制程序給分度控制器發(fā)送鎖緊分度臺的指令，設置分度臺鎖緊標志信號為0，分度臺鎖緊完成后，設置分度臺鎖緊標志信號為1；

d.多孔自動磨削控制程序判斷分度臺鎖緊標志信號是否為1，若步驟d的檢測結果是分度臺鎖緊標志信號不為1，分度臺沒有鎖緊，返回步驟c；若步驟d的檢測結果是分度臺鎖緊標志信號為1，分度臺已經(jīng)鎖緊，轉(zhuǎn)步驟e；

e.在多孔自動磨削控制程序的控制界面上點擊磨孔按鈕啟動單孔磨削，并設置單孔磨削標志信號為1；

f.磨削控制器執(zhí)行單孔磨削，執(zhí)行完畢后，設置單孔磨削標志信號為0；

g.多孔自動磨削控制程序判斷單孔磨削標志信號是否為1，若步驟g的檢測結果是單孔磨削標志信號為1，返回步驟f繼續(xù)執(zhí)行單孔磨削加工；若步驟g的檢測結果是單孔磨削標志信號不為1，單孔磨削已經(jīng)完成，轉(zhuǎn)步驟h；

h.磨孔個數(shù)n遞減1，n=n-1；

i.多孔自動磨削控制程序判斷磨孔個數(shù)n是否大于0，若步驟i的檢測結果是磨孔個數(shù)n=0，單次多孔磨削過程結束，轉(zhuǎn)步驟p；若步驟i的檢測結果是磨孔個數(shù)n>0，轉(zhuǎn)步驟j；

j.多孔自動磨削控制程序給分度控制器發(fā)送分離分度臺的指令，并設置分度臺分離標志信號為0，分度臺分離完成后，設置分度臺分離標志信號為1；

k.多孔自動磨削控制程序判斷分度臺分離標志信號是否為1，若步驟k的檢測結果是分度臺分離標志信號不為1，分度臺還沒有完成分離，則返回步驟j；若步驟k的檢測結果是分度臺分離標志信號為1,分度臺已經(jīng)完成分離，轉(zhuǎn)步驟m；

m.多孔自動磨削控制程序給分度控制器發(fā)送轉(zhuǎn)動分度臺的指令，設置分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為0；

n.分度臺按分度控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)動指令轉(zhuǎn)動一定的角度，分度臺轉(zhuǎn)動到位后，設置分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為1；

o.多孔自動磨削控制程序判斷分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號是否為1，若步驟o的檢測結果是分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號不為1，返回步驟n，分度控制器繼續(xù)控制分度臺轉(zhuǎn)動；若步驟o的檢測結果是分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為1，分度臺已經(jīng)轉(zhuǎn)動到位，返回步驟c；

p.磨孔次數(shù)m遞減1，m=m-1；

q.多孔自動磨削控制程序判斷磨孔次數(shù)m是否大于0，若步驟q的檢測結果是磨孔次數(shù)m>0，轉(zhuǎn)步驟r；若步驟q的檢測結果是磨孔次數(shù)m=0，多孔磨削結束；

r.重置磨孔個數(shù)n；

s.磨頭進給，然后轉(zhuǎn)步驟c。

本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削裝置及方法，采用集成設計的多個高精度功能部件結合多孔自動磨削控制程序與特殊的工藝定位方式實現(xiàn)了單孔磨削、分度臺轉(zhuǎn)動和磨頭進給的多種運動組合方式的全自動磨削控制，從而完成了多偏心孔工件的一次裝夾多次自動高效精密磨削成型，避免了手動旋轉(zhuǎn)分度臺時對操作者的依賴，解決了制約陶瓷極座磨削加工的加工精度不穩(wěn)定與生產(chǎn)效率低下的瓶頸問題，大大提高了磨孔的自動化水平和加工效率，并且該裝置可靠性好，操作簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削裝置的組成框圖；

圖2為本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削方法的工作流程圖；

圖中，1.多孔自動磨削控制程序2.工控機10.控制器單元11.磨削控制器12.分度控制器20.驅(qū)動單元21.z軸驅(qū)動器22.x軸驅(qū)動器23.轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器24.分度臺驅(qū)動器26.磨頭驅(qū)動器30.執(zhí)行機構單元31.z軸執(zhí)行機構32.x軸執(zhí)行機構33.轉(zhuǎn)臺34.分度臺36.磨頭41.極座。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的分度偏心孔自動磨削裝置包括多孔自動磨削控制程序1、工控機2、控制器單元10、驅(qū)動單元20和執(zhí)行機構單元30；其連接關系是：所述的多孔自動磨削控制程序1運行在工控機2中，控制器單元10與工控機2通過網(wǎng)線、usb接口、pci總線、isa總線或rs232串口連接，控制器單元10和驅(qū)動單元20之間、驅(qū)動單元20和執(zhí)行機構單元30之間通過屏蔽電纜連接。

所述的控制器單元10包括磨削控制器11和分度控制器12，磨削控制器11通過安裝在工控機2中的驅(qū)動程序以及動態(tài)鏈接庫與多孔自動磨削控制程序1通信；分度控制器12通過rs232串口與多孔自動磨削控制程序1通信。

所述的驅(qū)動單元20包括z軸驅(qū)動器21、x軸驅(qū)動器22、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器23、分度臺驅(qū)動器24和磨頭驅(qū)動器26；所述的z軸驅(qū)動器21、x軸驅(qū)動器22、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器23和磨頭驅(qū)動器26分別通過屏蔽電纜與磨削控制器11連接；分度臺驅(qū)動器24通過rs232串口與分度控制器12連接。

所述的執(zhí)行機構單元30包括z軸執(zhí)行機構31、x軸執(zhí)行機構32、轉(zhuǎn)臺33、分度臺34和磨頭36，z軸執(zhí)行機構31通過屏蔽電纜與z軸驅(qū)動器21連接，x軸執(zhí)行機構32通過屏蔽電纜與x軸驅(qū)動器22連接，轉(zhuǎn)臺33通過屏蔽電纜與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器23連接，分度臺34通過屏蔽電纜與分度臺驅(qū)動器24連接，磨頭36通過屏蔽電纜與磨頭驅(qū)動器26連接。

所述的分度臺34安裝在轉(zhuǎn)臺33上，分度臺34和轉(zhuǎn)臺33的回轉(zhuǎn)中心相互平行并偏置一個偏心距離；所述的分度臺34上安裝有工件。

所述的磨削控制器11采用西門子數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)或pmac系列運動控制器中的一種。

實施例1

本實施例的分度偏心孔自動磨削裝置的磨削控制器11采用umac控制器，分度控制器12采用fck控制器，磨頭36采用?8mm金剛石砂輪。金剛石砂輪安裝在垂直的z軸執(zhí)行機構31上，極座41安裝在分度臺34上，分度臺34安裝在轉(zhuǎn)臺33上，轉(zhuǎn)臺33安裝在水平的x軸執(zhí)行機構32上，分度臺34和轉(zhuǎn)臺33的回轉(zhuǎn)中心相互平行并偏置一個偏心距離17.333mm。

如圖1所示，本實施例中安裝在分度臺34上的工件為極座41，極座41為需加工的氧化鋁陶瓷圓柱，擬在該氧化鋁陶瓷圓柱上加工4個與圓柱中心線平行且對稱分布的深33mm、?12mm的偏心孔，4個孔的形狀精度0.003mm，尺寸精度0.003mm，尺寸一致性為0.002mm，孔偏心距為17.333mm，4個孔之間的相對位置精度0.002mm。

具體實施步驟如圖2所示：

a.啟動多孔自動磨削控制程序1；

b.在多孔自動磨削控制程序1的控制界面上設置磨孔個數(shù)n=4，磨孔次數(shù)m=10以及磨孔工藝參數(shù)：磨削深度為33mm、磨削單步進給量為0.01mm、磨削速度為150mm/min；

c.多孔自動磨削控制程序1給分度控制器12發(fā)送鎖緊分度臺34的指令，設置分度臺鎖緊標志信號為0，分度臺34鎖緊完成后，設置分度臺鎖緊標志信號為1；

d.多孔自動磨削控制程序1判斷分度臺鎖緊標志信號是否為1，若步驟d的檢測結果是分度臺鎖緊標志信號不為1，分度臺34沒有鎖緊，返回步驟c，若步驟d的檢測結果是分度臺鎖緊標志信號為1，分度臺34已經(jīng)鎖緊，轉(zhuǎn)步驟e；

e.在多孔自動磨削控制程序1的控制界面上點擊磨孔按鈕啟動單孔磨削，并設置單孔磨削標志信號為1；

f.磨削控制器11執(zhí)行單孔磨削，執(zhí)行完畢后，設置單孔磨削標志信號為0；

g.多孔自動磨削控制程序1檢測單孔磨削標志信號是否為1，若步驟g的檢測結果是單孔磨削標志信號為1，返回步驟f繼續(xù)執(zhí)行單孔磨削加工；若步驟g的檢測結果是單孔磨削標志信號不為1，單孔磨削已經(jīng)完成，轉(zhuǎn)步驟h；

h.磨孔個數(shù)n自減1，即n=n-1；

i.多孔自動磨削控制程序1判斷磨孔個數(shù)n是否大于0，若步驟i的檢測結果是磨孔個數(shù)n=0，單次多孔磨削過程結束，轉(zhuǎn)步驟p；若步驟i的檢測結果是磨孔個數(shù)n>0，轉(zhuǎn)步驟j；

j.多孔自動磨削控制程序1給分度控制器12發(fā)送分離分度臺34的指令，并設置分度臺分離標志信號為0，分度臺34分離完成后，設置分度臺分離標志信號為1；

k.多孔自動磨削控制程序1判斷分度臺分離標志信號是否為1，若步驟k的檢測結果是分度臺分離標志信號不為1，分度臺34還沒有完成分離，則返回步驟j；若步驟k的檢測結果是分度臺分離標志信號為1,分度臺34已經(jīng)完成分離，轉(zhuǎn)步驟m。

m.多孔自動磨削控制程序1給分度控制器12發(fā)送分度臺轉(zhuǎn)動90度的指令，設置分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為0；

n.分度臺34按分度控制器12發(fā)送的轉(zhuǎn)動90度的指令轉(zhuǎn)動90度，當分度臺34轉(zhuǎn)動90度執(zhí)行到位后，設置分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為1；

o.多孔自動磨削控制程序1判斷分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號是否為1，若步驟o的檢測結果是分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號不為1，則返回步驟n，分度控制器12繼續(xù)控制分度臺34轉(zhuǎn)動；若步驟o的檢測結果是分度臺轉(zhuǎn)動到位標志信號為1，分度臺34已經(jīng)轉(zhuǎn)動到位，返回步驟c；

p.磨孔次數(shù)m遞減1，m=m-1；

q.多孔自動磨削控制程序1判斷磨孔次數(shù)m是否大于0，若步驟q的檢測結果是磨孔次數(shù)m>0，轉(zhuǎn)步驟r；若步驟q的檢測結果是磨孔次數(shù)m=0，多孔磨削結束；

r.重置磨孔個數(shù)n=4；

s.金剛石砂輪進給0.01mm，然后轉(zhuǎn)步驟c。

經(jīng)過4個（n=4）偏心孔的10次（m=10）自動磨削過程，本實施例最終完成了在氧化鋁陶瓷圓柱上的4個偏心孔的加工工作，該4個偏心孔的形狀精度、尺寸精度、尺寸一致性、孔偏心距和偏心孔之間的相對位置精度均滿足設計要求。