專(zhuān)利名稱(chēng)：精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置。
背景技術(shù)：
原傳統(tǒng)研拋機(jī)采用單電機(jī)帶動(dòng)，參見(jiàn)圖1，通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上拋光盤(pán)22、下拋光盤(pán)23、內(nèi)齒圈24、外齒圈25的轉(zhuǎn)動(dòng)，上下拋光盤(pán)與行星輪只有兩種速度比，限制了雙面拋光加工運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，缺乏對(duì)速度的精確控制。
對(duì)于上拋光盤(pán)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用氣缸加壓，加載到上拋光盤(pán)的壓力可以為輕壓或重壓，壓力不可調(diào)節(jié)；由于不能精確地控制上拋光盤(pán)對(duì)工件的壓力，工件的拋光精度較低。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有拋光機(jī)的上拋光盤(pán)加載裝置不能調(diào)節(jié)工作壓力、拋光精度低的不足，本發(fā)明提供一種能夠精確控制上拋光盤(pán)對(duì)工件的壓力，有效提升拋光精度的精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置，包括機(jī)架、安裝在機(jī)架上的氣缸，所述氣缸帶有活塞桿，所述的活塞桿與上拋光盤(pán)連接，所述氣缸連接用于調(diào)節(jié)加載壓力大小的壓力調(diào)節(jié)閥，所述壓力調(diào)節(jié)閥連接氣動(dòng)氣源，在所述的活塞桿與上拋光盤(pán)的連接處安裝壓力傳感器；所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于根據(jù)工件的加工條件制定的加載壓力控制曲線控制載荷大小，以及用于各個(gè)拋光階段，接收壓力傳感器的信號(hào)，并將壓力傳感器的壓力值與預(yù)設(shè)各個(gè)拋光階段的工作壓力比較，選擇性地向壓力調(diào)節(jié)閥發(fā)出增大或減小壓力指令的上拋光盤(pán)壓力控制模塊；所述的上拋光盤(pán)壓力控制模塊連接壓力調(diào)節(jié)閥、壓力傳感器。
作為優(yōu)選的一種方案所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于檢測(cè)上拋光盤(pán)位置的位移傳感器，所述的位移傳感器連接用于依照位移傳感器的信號(hào)判定上拋光盤(pán)是否到達(dá)工作位置的上拋光盤(pán)位置控制模塊，所述的位置傳感器連接所述上拋光盤(pán)位置控制模塊。
作為優(yōu)選的另一種方案所述氣缸包括上室、下室以及活塞，活塞連接活塞桿，所述上室與上氣管連通，所述下室與下氣管連通，所述的上氣管、下氣管分別與大氣連通、同時(shí)與壓力調(diào)節(jié)閥連通。
作為優(yōu)選的再一種方案所述壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、偏心機(jī)構(gòu)，所述的步進(jìn)電機(jī)連接上拋光盤(pán)壓力控制模塊的控制端，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接偏心機(jī)構(gòu)，所述偏心機(jī)構(gòu)與壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯傳動(dòng)連接。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為拋光機(jī)在非接觸拋光時(shí)，要將上拋光盤(pán)相對(duì)工件(在下拋光盤(pán)上)浮起數(shù)微米；而在接觸拋光時(shí)要對(duì)上拋光盤(pán)加載，最大載荷要達(dá)一百多公斤力；停止拋光時(shí)，則又要將上拋光盤(pán)抬起一定高度。
為實(shí)現(xiàn)該功能，上拋光盤(pán)壓力的控制策略通過(guò)氣動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)氣缸活塞桿的位置變化實(shí)現(xiàn)載荷的精確控制。
上拋光盤(pán)采用氣缸利用高壓空氣的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)加壓。高壓空氣由上氣管進(jìn)入氣缸的上室，推動(dòng)活塞桿向下移動(dòng)，上拋光盤(pán)浮動(dòng)連接在氣缸活塞桿上，從而實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中所需壓力。高壓空氣由下氣管進(jìn)入氣缸的下室，同時(shí)上氣管接通大氣，從而推動(dòng)活塞帶動(dòng)連接桿及拋光盤(pán)向上移動(dòng)，即可卸下或檢查工件。氣缸的工作壓力調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，為精確控制上拋光盤(pán)對(duì)工件的壓力，氣缸與拋光盤(pán)連接處裝一個(gè)壓力傳感器，以形成一個(gè)閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的精確控制。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、能夠精確控制上拋光盤(pán)對(duì)工件的壓力；2、有效提升拋光精度。


圖1是傳統(tǒng)的雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的雙面拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是拋光機(jī)的上拋光盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是氣動(dòng)加載裝置的氣動(dòng)控制原理圖。
圖5是工控機(jī)的控制原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D2～圖5，一種精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置，包括機(jī)架1、安裝在機(jī)架1上的氣缸27，所述氣缸27帶有活塞桿28，所述的活塞桿28與上拋光盤(pán)22連接，所述氣缸27連接用于調(diào)節(jié)加載壓力大小的壓力調(diào)節(jié)閥29，所述壓力調(diào)節(jié)閥29連接氣動(dòng)氣源，在所述的活塞桿28與上拋光盤(pán)22的連接處安裝壓力傳感器30；所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于根據(jù)工件的加工條件制定的加載壓力控制曲線控制載荷大小，以及用于各個(gè)拋光階段，接收壓力傳感器的信號(hào)，并將壓力傳感器的壓力值與預(yù)設(shè)各個(gè)拋光階段的工作壓力比較，選擇性地向壓力調(diào)節(jié)閥發(fā)出增大或減小壓力指令的上拋光盤(pán)壓力控制模塊31；所述的上拋光盤(pán)壓力控制模塊31連接壓力調(diào)節(jié)閥29、壓力傳感器30。
所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于檢測(cè)上拋光盤(pán)位置的位移傳感器36，所述的位移傳感器36連接用于依照位移傳感器的信號(hào)判定上拋光盤(pán)是否到達(dá)工作位置的上拋光盤(pán)位置控制模塊37，所述的位置傳感器36連接所述上拋光盤(pán)位置控制模塊37。
所述氣缸27包括上室、下室以及活塞，活塞連接活塞桿，所述上室與上氣管連通，所述下室與下氣管連通，所述的上氣管、下氣管分別與大氣連通、同時(shí)與壓力調(diào)節(jié)閥連通。所述壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、偏心機(jī)構(gòu)，所述的步進(jìn)電機(jī)連接上拋光盤(pán)壓力控制模塊的控制端，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接偏心機(jī)構(gòu)，所述偏心機(jī)構(gòu)與壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯傳動(dòng)連接。
本實(shí)施例的拋光盤(pán)壓力的控制策略由氣動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)氣缸活塞桿28的位置變化實(shí)現(xiàn)載荷的精確控制。用軟件編寫(xiě)定時(shí)器來(lái)控制氣動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)拋光過(guò)程所需要的高低壓加壓時(shí)間，由微機(jī)通過(guò)編好的程序控制壓力調(diào)節(jié)閥29，壓力調(diào)節(jié)閥29再控制氣缸，同時(shí)在氣缸與拋光盤(pán)連接處裝有一個(gè)壓力傳感器30，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，把氣缸的壓力信號(hào)反饋到工控機(jī)中，通過(guò)一個(gè)位移傳感器36檢查上拋光盤(pán)位置，同樣通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，把上拋光盤(pán)22的位置信號(hào)反饋到工控機(jī)中，形成兩個(gè)閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拋光盤(pán)壓力的精確控制。設(shè)備氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖，可反映氣缸控制系統(tǒng)原理。氣缸是由壓力調(diào)節(jié)閥控制其動(dòng)作，對(duì)壓力調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)及控制是整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)控制的關(guān)鍵。
氣動(dòng)系統(tǒng)氣源由小型空壓機(jī)提供，壓縮空氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)氣管和過(guò)濾器供給系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力由壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)定，通過(guò)微機(jī)設(shè)置調(diào)節(jié)電壓信號(hào)給壓力調(diào)節(jié)閥的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)偏心機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，再由偏心機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)閥芯的移動(dòng)，控制閥芯在閥套中的位置，從而控制氣缸的壓力要求，實(shí)現(xiàn)氣缸的精確運(yùn)動(dòng)，拋光盤(pán)壓力的精確控制。
在加工開(kāi)始時(shí)，由于工件表面不平整，如果直接以工作壓力加到工件上，則工件凸起處與拋光墊間的局部壓強(qiáng)特別大，摩擦阻力大，造成工件在行星輪內(nèi)受到很大的擠壓，容易把晶片壓碎或晶片從行星輪內(nèi)甩脫造成碎片。因此在機(jī)床剛開(kāi)始加工時(shí)，通過(guò)微機(jī)設(shè)置較小的調(diào)節(jié)電壓信號(hào)控制壓力調(diào)節(jié)閥的流量，壓縮空氣經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥以較低的壓力進(jìn)入氣缸無(wú)桿腔，使加工工件上的壓力較小。當(dāng)加工一段時(shí)間以后，工件拋得比較平整，微機(jī)設(shè)置較大的電壓信號(hào)給壓力調(diào)節(jié)閥，增加流量，壓縮空氣經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥以較高的壓力進(jìn)入氣缸無(wú)桿腔，使加工工件上的壓力增加，以提高拋光加工效率。在拋光加工快結(jié)束時(shí)，再一次供給低壓信號(hào)，使工件在較低的加工壓力下工作，這有利于降低工件表面的粗糙度。
在實(shí)施例的拋光機(jī)各階段高低壓的加工時(shí)間由于采用了軟件計(jì)算，所以操作者可以根據(jù)具體的情況設(shè)定。同時(shí)本研制的拋光機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用程序控制的自動(dòng)壓力加載策略，可以根據(jù)加工材料的工藝特性編制加工過(guò)程的壓力加載曲線，避免了傳統(tǒng)研磨機(jī)中采用時(shí)間繼電器設(shè)定加載壓力、不易修改的問(wèn)題，微機(jī)控制系統(tǒng)可由操作者通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定任意壓力下的拋光工作時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置，包括機(jī)架、安裝在機(jī)架上的氣缸，所述氣缸帶有活塞桿，所述的活塞桿與上拋光盤(pán)連接，其特征在于所述氣缸連接用于調(diào)節(jié)加載壓力大小的壓力調(diào)節(jié)閥，所述壓力調(diào)節(jié)閥連接氣動(dòng)氣源，在所述的活塞桿與上拋光盤(pán)的連接處安裝壓力傳感器；所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于根據(jù)工件的加工條件制定的加載壓力控制曲線控制載荷大小，以及用于各個(gè)拋光階段，接收壓力傳感器的信號(hào)，并將壓力傳感器的壓力值與預(yù)設(shè)各個(gè)拋光階段的工作壓力比較，選擇性地向壓力調(diào)節(jié)閥發(fā)出增大或減小壓力指令的上拋光盤(pán)壓力控制模塊；所述的上拋光盤(pán)壓力控制模塊連接壓力調(diào)節(jié)閥、壓力傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的精密雙面拋光機(jī)的的氣動(dòng)加載裝置，其特征在于所述的氣動(dòng)加載裝置還包括用于檢測(cè)上拋光盤(pán)位置的位移傳感器，所述的位移傳感器連接用于依照位移傳感器的信號(hào)判定上拋光盤(pán)是否到達(dá)工作位置的上拋光盤(pán)位置控制模塊，所述的位置傳感器連接所述上拋光盤(pán)位置控制模塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的精密雙面拋光機(jī)的的氣動(dòng)加載裝置，其特征在于所述氣缸包括上室、下室以及活塞，活塞連接活塞桿，所述上室與上氣管連通，所述下室與下氣管連通，所述的上氣管、下氣管分別與大氣連通、同時(shí)與壓力調(diào)節(jié)閥連通。
4.如權(quán)利要求3所述的精密雙面拋光機(jī)的上拋光盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、偏心機(jī)構(gòu)，所述的步進(jìn)電機(jī)連接上拋光盤(pán)壓力控制模塊的控制端，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接偏心機(jī)構(gòu)，所述偏心機(jī)構(gòu)與壓力調(diào)節(jié)閥的閥芯傳動(dòng)連接。
全文摘要
一種精密雙面拋光機(jī)的氣動(dòng)加載裝置，包括機(jī)架、安裝在機(jī)架上的氣缸，氣缸帶有活塞桿，活塞桿與上拋光盤(pán)連接，氣缸連接用于調(diào)節(jié)加載壓力大小的壓力調(diào)節(jié)閥，壓力調(diào)節(jié)閥連接氣動(dòng)氣源，在活塞桿與上拋光盤(pán)的連接處安裝壓力傳感器；氣動(dòng)加載裝置還包括用于根據(jù)工件的加工條件制定的加載壓力控制曲線控制載荷大小，以及用于各個(gè)拋光階段，接收壓力傳感器的信號(hào)，并將壓力傳感器的壓力值與預(yù)設(shè)各個(gè)拋光階段的工作壓力比較，選擇性地向壓力調(diào)節(jié)閥發(fā)出增大或減小壓力指令的上拋光盤(pán)壓力控制模塊；上拋光盤(pán)壓力控制模塊連接壓力調(diào)節(jié)閥、壓力傳感器。本發(fā)明能夠精確控制上拋光盤(pán)對(duì)工件的壓力，有效提升拋光精度。
文檔編號(hào)B24B49/00GK101049680SQ200710068279
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者李偉, 阮健, 胡曉冬 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)