專利名稱：珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種珩磨機(jī)床，特別是珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
珩磨機(jī)床主軸的在珩磨過(guò)程中需要做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，珩磨機(jī)床主軸往復(fù)數(shù)字控制的技術(shù)是珩磨機(jī)床的核心制造技術(shù)，它決定了珩磨機(jī)床的性能以及珩磨工藝水平的高低。目前，高檔的珩磨機(jī)床的主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控，其主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓缸的換向控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動(dòng)方法有兩種，其一是采用電液伺服比例閥和主軸位移傳感器組成的電液位置換向閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸換向的數(shù)控；其二是采用特殊的珩磨專用轉(zhuǎn)閥，將機(jī)床主軸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成閥內(nèi)控制部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，閥的先導(dǎo)控制部分在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，與主軸往復(fù)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)特殊的機(jī)構(gòu)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)機(jī)液位置閉環(huán)，再由轉(zhuǎn)閥控制器的電器接口，實(shí)現(xiàn)主軸換向的數(shù)控。上述兩種主軸換向控制系統(tǒng)中，電液伺服比例閥和主軸位移傳感器組成的電液位置換向閉環(huán)控制系統(tǒng)，其電液伺服比例閥昂貴且對(duì)使用條件較苛刻；而采用特殊的珩磨專用轉(zhuǎn)閥的換向控制系統(tǒng)，其需要將主軸的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)液位置閉環(huán)系統(tǒng)，使換向控制系統(tǒng)的生產(chǎn)成本大大提高，同時(shí)也使得系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)非常繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用數(shù)控裝置控制機(jī)械液壓伺服閥的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)珩磨機(jī)床的主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、位置、換向的隨動(dòng)控制，即采用數(shù)控機(jī)械位置閉環(huán)和線性機(jī)械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，組成珩磨機(jī)床的主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、位置、換向可控的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案包括床身、安裝在床身上的珩磨機(jī)主軸系統(tǒng)、液壓換向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于珩磨機(jī)的液壓換向系統(tǒng)包括主軸液壓缸和控制主軸液壓缸往復(fù)移動(dòng)的機(jī)械液壓伺服閥，機(jī)械液壓伺服閥中的閥體通過(guò)連接機(jī)構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿相連，機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯與連接件相連，連接件固定安裝在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通過(guò)帶位置檢測(cè)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。在上述床身上安裝有直線導(dǎo)軌，連接件或轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)安裝在直線導(dǎo)軌上。上述機(jī)械液壓伺服閥中的閥體與主軸液壓缸中的活塞桿相連的連接機(jī)構(gòu)是由隨主軸移動(dòng)的移動(dòng)件和安裝在移動(dòng)件上的連接件組成，連接件與機(jī)械液壓伺服閥中的閥體相連。上述機(jī)械液壓伺服閥中的閥體與主軸液壓缸中的活塞桿相連的連接機(jī)構(gòu)是由安裝在主軸液壓缸中的活塞桿頂端的主軸箱和安裝在主軸箱上的連接件組成，連接件與機(jī)械液壓伺服閥中的閥體相連。上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的主動(dòng)齒形帶輪、安裝在床身上的與主動(dòng)齒形帶輪相對(duì)應(yīng)的被動(dòng)齒形帶輪及安裝在主動(dòng)齒形帶輪、被動(dòng)齒形帶輪之間的齒形皮帶組成，連接件的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端固定在齒形皮帶上，連接件與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)也可以是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的主動(dòng)鏈輪、安裝在床身上的與主動(dòng)鏈輪相對(duì)應(yīng)的被動(dòng)鏈輪及安裝在主動(dòng)鏈輪、被動(dòng)鏈輪之間的鏈條組成，連接件的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端固定在鏈條上，連接件與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還可以是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的絲杠和與絲杠相配的螺母組成，連接件的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與螺母相連，連接件與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)甚至還可以是由安裝在床身上的直線電機(jī)組成，連接件的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與直線電機(jī)中的直線移動(dòng)件相連，直線電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。本發(fā)明的特點(diǎn)是
1、本發(fā)明利用數(shù)控驅(qū)動(dòng)裝置控制機(jī)械液壓伺服閥閥芯的移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)主軸液壓缸的速度、位置、換向的隨動(dòng)控制，即采用數(shù)控機(jī)械位置閉環(huán)和線性機(jī)械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)液壓缸的速度、位置、換向的數(shù)字控制功能。2、采用機(jī)床中廣泛使用的檢測(cè)和設(shè)定直線位移的數(shù)控裝置作為先導(dǎo)控制單元，將具有線性機(jī)械特性的機(jī)械液壓伺服閥作為隨動(dòng)單元，形成完全獨(dú)立的兩套位置閉環(huán)單元， 前者采用電信號(hào)位置閉環(huán)，后者通過(guò)機(jī)械液壓伺服閥的隨動(dòng)特性，對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試可以采用將電氣和液壓分別進(jìn)行調(diào)試的方法，降低了調(diào)試工作的難度，也便于出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)迅速找到問(wèn)題的所在。與現(xiàn)有高檔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)數(shù)控裝置相比，本發(fā)明不需要昂貴、對(duì)使用條件較苛刻的電液伺服比例閥，而且能將目前一個(gè)電液位置閉環(huán)拆分成數(shù)控機(jī)械位置閉環(huán)與線性機(jī)液伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，即將一個(gè)復(fù)雜的位置閉環(huán)拆分成兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的位置閉環(huán)，使系統(tǒng)的調(diào)試變得簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，降低了對(duì)使用人員的技術(shù)要求以及系統(tǒng)的組成成本。與采用特殊的珩磨專用轉(zhuǎn)閥的數(shù)控方法相比，由于采用較常用的線性機(jī)械液壓伺服閥代替了珩磨專用轉(zhuǎn)閥，珩磨主軸的線性運(yùn)動(dòng)直接與閥芯的線性運(yùn)動(dòng)構(gòu)成隨動(dòng)位置閉環(huán)，不需要將主軸的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，更不需要復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)液位置閉環(huán)，其工作原理、驅(qū)動(dòng)和反饋方式、機(jī)械結(jié)構(gòu)等完全不同，并且由于機(jī)械液壓伺服閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了構(gòu)成系統(tǒng)的成本，并提高了系統(tǒng)維護(hù)的方便性。3、本發(fā)明中采用線性性能好的機(jī)械液壓伺服閥作為機(jī)械力的放大機(jī)構(gòu)，可以驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載，應(yīng)用范圍也不僅僅局限于珩磨機(jī)床的主軸往復(fù)驅(qū)動(dòng)控制，還適用于其他需要數(shù)控和液壓驅(qū)動(dòng)的各種場(chǎng)合。配用的機(jī)械液壓伺服閥可以是雙邊滑閥也可以是四邊滑閥。4、本發(fā)明所用的電控和機(jī)械液壓伺服元件已在機(jī)床控制領(lǐng)域廣泛使用，因此價(jià)格低廉、可靠性高，在同樣的位置控制精度和換向響應(yīng)速度等技術(shù)條件下，其價(jià)格只有進(jìn)口的電液伺服比例閥和專用換向轉(zhuǎn)閥的1/3—1/5，同時(shí)為位置控制精度和換向響應(yīng)速度等技術(shù)條件要求高的高檔液壓換向數(shù)控驅(qū)動(dòng)裝置，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、價(jià)格低廉、便于調(diào)整、操作和維護(hù)的珩磨機(jī)液壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)隨動(dòng)控制裝置。本裝置通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，可滿足高檔珩磨機(jī)床對(duì)主軸往復(fù)驅(qū)動(dòng)控制的要求，是替代進(jìn)口電液伺服比例閥和專用轉(zhuǎn)閥的理想裝置，對(duì)我國(guó)珩磨機(jī)床的發(fā)展具有重大實(shí)用意義。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1所示，帶動(dòng)珩磨機(jī)主軸往復(fù)移動(dòng)的主軸液壓缸10、伺服電機(jī)和保證連接件5上下移動(dòng)穩(wěn)定性的直線導(dǎo)軌6，直線導(dǎo)軌6安裝在珩磨機(jī)的床身上，連接件5安裝在直線導(dǎo)軌上，珩磨頭15安裝在連接機(jī)構(gòu)13的下端。圖中所示的1為數(shù)字控制器、2為伺服驅(qū)動(dòng)器、 8為伺服電機(jī)，數(shù)字控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)通過(guò)電纜相連，根據(jù)液壓缸10的位移需要，通過(guò)數(shù)字控制器進(jìn)行設(shè)定，液壓系統(tǒng)的壓力是通過(guò)液壓泵9提供。工作時(shí)，根據(jù)所設(shè)定的程序，伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令使伺服電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)安裝在伺服電機(jī)輸出軸上的主動(dòng)齒形帶輪7、與主動(dòng)齒形帶輪配套的被動(dòng)齒形帶輪3和安裝在主動(dòng)齒形帶輪、被動(dòng)齒形帶輪之間的齒形皮帶4組成的往復(fù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定在齒形帶上的連接件5，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接件5的直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與連接件相連的機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯14向下移動(dòng)，接通液壓缸的向下通路，使液壓缸中的活塞桿11向下移動(dòng)，帶動(dòng)珩磨機(jī)主軸及安裝在主軸上的珩磨頭15向下移動(dòng)。在活塞桿11向下移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)連接活塞桿和機(jī)械液壓伺服閥中的閥體12的連接機(jī)構(gòu)13，帶動(dòng)機(jī)械液壓伺服閥中的閥體12向下移動(dòng)，帶動(dòng)閥體跟隨閥芯向下移動(dòng)。當(dāng)珩磨頭移動(dòng)到設(shè)定位置時(shí)，數(shù)字控制器發(fā)出指令，同樣通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器使伺服電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯14向上移動(dòng)，接通液壓缸的向上通路，使活塞桿換向向上移動(dòng)，帶動(dòng)閥體跟隨閥芯向上移動(dòng)，從而構(gòu)成了由伺服電機(jī)、閥芯、活塞桿、閥體和連接件組成的液壓往復(fù)隨動(dòng)系統(tǒng)。上述液壓往復(fù)隨動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)往復(fù)上下移動(dòng)時(shí)，就帶動(dòng)珩磨頭15對(duì)被加工工件進(jìn)行珩磨加工。實(shí)施例2
如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機(jī)輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)變?yōu)殒湕l，即在伺服電機(jī)輸出軸上安裝有主動(dòng)鏈輪18、與主動(dòng)鏈輪相對(duì)應(yīng)的被動(dòng)鏈輪16及安裝在主動(dòng)鏈輪、被動(dòng)鏈輪之間的鏈條17組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，連接件5的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯14相連，另一端固定在鏈條上。其他部分與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3
如圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機(jī)輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)變?yōu)榻z杠、螺母，即在伺服電機(jī)輸出軸上安裝有絲杠19，絲杠螺母20與連接件5相連，連接件5的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與螺母相連，其他部分與實(shí)施例1相同。 實(shí)施例4
如圖4所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機(jī)輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)變?yōu)橹本€電機(jī)21，連接件5的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與直線電機(jī)中的直線移動(dòng)件22相連，其他部分與實(shí)施例1相同，直線電機(jī)通過(guò)數(shù)字控制器1和伺服驅(qū)動(dòng)器2進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，包括床身、安裝在床身上的珩磨機(jī)主軸系統(tǒng)、 液壓換向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于珩磨機(jī)的液壓換向系統(tǒng)包括主軸液壓缸(10)和控制主軸液壓缸往復(fù)移動(dòng)的機(jī)械液壓伺服閥，機(jī)械液壓伺服閥中的閥體(12)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿(11)相連，機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯(14)與連接件(5)相連，連接件 (5 )固定安裝在轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于在上述床身上安裝有直線導(dǎo)軌(6)，連接件(5)或轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)安裝在直線導(dǎo)軌上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述機(jī)械液壓伺服閥中的閥體(12)與主軸液壓缸中的活塞桿相連的連接機(jī)構(gòu)是由隨主軸移動(dòng)的移動(dòng)件和安裝在移動(dòng)件上的連接件組成，連接件與機(jī)械液壓伺服閥中的閥體相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述機(jī)械液壓伺服閥中的閥體(12)與主軸液壓缸中的活塞桿相連的連接機(jī)構(gòu)是由安裝在主軸液壓缸中的活塞桿頂端的主軸箱和安裝在主軸箱上的連接件組成，連接件與機(jī)械液壓伺服閥中的閥體相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)(8)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的主動(dòng)齒形帶輪 (7)、安裝在床身上的與主動(dòng)齒形帶輪相對(duì)應(yīng)的被動(dòng)齒形帶輪(3)及安裝在主動(dòng)齒形帶輪、 被動(dòng)齒形帶輪之間的齒形皮帶(4)組成，連接件(5)的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯 (14)相連，另一端固定在齒形皮帶上，連接件(5)與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)(8)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的主動(dòng)鏈輪(18)、 安裝在床身上的與主動(dòng)鏈輪相對(duì)應(yīng)的被動(dòng)鏈輪(16)及安裝在主動(dòng)鏈輪、被動(dòng)鏈輪之間的鏈條(17)組成，連接件(5)的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯(14)相連，另一端固定在鏈條上，連接件(5)與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(jī)(8)、安裝在伺服電機(jī)輸出端的絲杠(19)和與絲杠相配的螺母(20)組成，連接件(5)的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯(14)相連，另一端與螺母(20)相連，連接件(5)與直線導(dǎo)軌相配連接，且可沿直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是由安裝在床身上的直線電機(jī)(21)組成，連接件(5)的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯 (14)相連，另一端與直線電機(jī)中的直線移動(dòng)件(22)相連，直線電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種珩磨機(jī)床，特別是珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置，該裝置包括床身、安裝在床身上的珩磨機(jī)主軸機(jī)構(gòu)、液壓換向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于珩磨機(jī)的液壓換向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸液壓缸和控制主軸液壓缸往復(fù)移動(dòng)的機(jī)械液壓伺服閥，機(jī)械液壓伺服閥中的閥體通過(guò)連接機(jī)構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿相連，連接件的一端與機(jī)械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)相連，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。本發(fā)明采用數(shù)控機(jī)械位置閉環(huán)和線性機(jī)械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)珩磨機(jī)主軸液壓缸的速度、位置、換向的數(shù)控，是一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、價(jià)格低廉、便于調(diào)整、操作和維護(hù)的珩磨機(jī)主軸往復(fù)隨動(dòng)控制裝置。
文檔編號(hào)B24B33/10GK102189482SQ20111007001
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者張宏軍, 徐建華, 鄭金傳 申請(qǐng)人:北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所, 寧夏銀川大河數(shù)控機(jī)床有限公司