專利名稱：高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種數(shù)控機床技術(shù)領(lǐng)域的高硬球面精密磨削技術(shù)，具體是一種高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制裝置與方法。
背景技術(shù)：
高硬度高精度球體是耐高溫、耐高壓、耐磨損球閥中的關(guān)鍵部件。這類球閥承受的工作條件十分惡劣，為了提高其耐高溫和耐磨性能，通常在球閥球體表面噴涂了耐磨性很高的WC、Ν 60等高硬度材料。另一方面，由于這種球閥一般都工作在高溫、高壓環(huán)境中，密封要求也相當(dāng)高，在這種工況下往往采用硬密封方式，球體的形狀精度(球度)要求非常高，表面粗糙度Ra要求也必須小于0. 1 μ m，這就給表面精密加工帶來了更大的困難。一般都采用金剛石或CBN磨料磨具進行精密磨削加工這種高硬度、高耐磨性材料。由于被加工工件表面硬度高，在磨削加工中，往往把磨削進給速率都控制得比較低。但是，太低的磨削進給速率，磨削效率就低。如果磨削進給速率太快，當(dāng)進給速率大于磨削去除速率和砂輪磨料損耗速率之和時，磨削壓力就會逐漸增大，最后導(dǎo)致磨削燒傷，或者發(fā)生砂輪塊爆裂。所以，合理控制磨削壓力，是提高高硬材料磨削效率的有效途徑。大多數(shù)高硬球面磨削裝置的砂輪系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的限制，很難設(shè)置磨削壓力檢測控制裝置，一般都是操作人員憑經(jīng)驗來控制磨削過程的進給速度，或者采用彈性磨具來實現(xiàn)磨削，經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮閆L98207865.X，名稱為彈性磨盤，主要是在金屬碗形法蘭的碗口均勻排列著一組塊狀紗布，形成疊式放射形狀磨盤體，扣上固定環(huán)，通過合成樹脂法蘭、磨盤體、固定環(huán)粘接固化成彈性磨盤。該磨盤的優(yōu)點在于彈性、可擾性良好、可承受較大的磨削壓力。然而，這類磨盤主要用于待處理工件拋光，如果用于高精度的精密磨削，就很難保證磨削效率和尺寸精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制裝置與方法，該裝置與方法通過檢測進給驅(qū)動油缸內(nèi)部流體介質(zhì)的壓力來判斷磨削過程中的磨削壓力大小，無需復(fù)雜的液壓伺服系統(tǒng)，就可以根據(jù)磨削壓力變化情況，自動調(diào)整進給速度，使磨削壓力處于一個合適數(shù)值，即磨具的進給速率與磨削去除率和砂輪磨料損耗速率保持平衡，達到高效、優(yōu)質(zhì)的磨削效果。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所述的高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制裝置，包括砂輪架工作臺部件、砂輪架滑座部件，其中砂輪架滑座部件活動設(shè)置于砂輪架工作臺部件上。所述的砂輪架工作臺部件包括砂輪架工作臺、直線導(dǎo)軌、第一油缸、第一活塞桿、 第二油缸、伺服電機、滾珠絲杠、滾珠絲桿螺母、軸承、第一連接塊、壓力表、壓力傳感器、三通接頭，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的第一油缸和第二油缸固定安裝在砂輪架工作臺的中部； 伺服電機固定安裝在砂輪架工作臺緊鄰第一油缸的一側(cè)，滾珠絲桿的一端與伺服電機輸出軸固定連接，滾珠絲桿的另一端通過軸承安裝在砂輪架工作臺的軸承座中，滾珠絲桿螺母通過第一連接塊與第一驅(qū)動油缸中的第一活塞桿固定連接；第一油缸右側(cè)與第二油缸右側(cè)通過右流道連通，第一油缸左側(cè)與第二油缸左側(cè)通過左流道連通；壓力傳感器和壓力表分別安裝在三通接頭的兩個通道上，三通接頭另一端與左流道相通；直線導(dǎo)軌固定安裝在砂輪架工作臺上部左右兩側(cè)。所述的砂輪架滑座部件包括砂輪架滑座、第二連接塊、直線導(dǎo)軌滑塊、電主軸、砂輪磨具，其中直線導(dǎo)軌滑塊固定在砂輪架滑座的下方，并在直線導(dǎo)軌上滑動安裝；固定安裝在砂輪架滑座下方的第二連接塊與第二油缸中的第二活塞桿固定連接，驅(qū)動砂輪架滑座在砂輪架工作臺上的直線導(dǎo)軌上做進給運動。本發(fā)明中，伺服電機帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，滾珠絲桿螺母帶動第一油缸中的第一活塞桿由右向左做直線移動，驅(qū)動第一油缸中活塞左端的液壓油通過左流道由第一油缸流向第二油缸活塞左端，驅(qū)動第二活塞桿由左向右移動，再通過第二連接塊驅(qū)動砂輪架滑座做進給運動，當(dāng)進給速度快，磨削去除速度慢時，磨削壓力會逐漸增加，第一油缸和第二油缸活塞左側(cè)的油壓增加，安裝在三通接頭上壓力傳感器和壓力表的數(shù)值增加，控制系統(tǒng)通過讀取壓力傳感器的壓力變化來確定進給速度的快慢，實現(xiàn)定壓力的磨削控制。本發(fā)明所述的高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制方法，包括步驟如下第一步、控制系統(tǒng)定時讀取壓力傳感器輸出的壓力值，計算磨削壓力值，判斷是否達到設(shè)定的閾值，如果未達到閾值，繼續(xù)進給；第二步、如果已經(jīng)達到或超過閾值，讀取當(dāng)前磨削壓力值，并與前一次測量值進行比較，如果當(dāng)前磨削壓力值等于或小于前一次測量值，提高砂輪架滑座的進給速度；第三步、如果當(dāng)前磨削壓力值大于前一次測量值，降低砂輪架滑座的進給速度。本發(fā)明具有以下有益效果通過壓力傳感器直接檢測砂輪磨具作用在被加工工件表面上的磨削壓力，連接方法簡單，容易實現(xiàn)。通過磨削壓力的控制，使磨削進給速率與磨削去除率保持一致，避免了磨削燒傷或砂輪擠爆現(xiàn)象發(fā)生，達到最佳的磨削效果。


圖1為本發(fā)明裝置圖。圖2為本發(fā)明左側(cè)視圖。圖3為發(fā)明控制流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1和圖2所示，本實施例提供一種高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制裝置，包括砂輪架工作臺部件1、砂輪架滑座部件22，其中砂輪架滑座部件22活動設(shè)置于砂輪架工作臺部件1的直線導(dǎo)軌26上。所述的砂輪架工作臺部件包括砂輪架工作臺1、直線導(dǎo)軌沈、第一油缸12、第一活塞11、第一活塞桿10、第二油缸20、第二活塞桿19、第二活塞18、伺服電機9、伺服電機安裝架7、滾珠絲桿連軸套8、滾珠絲杠6、滾珠絲桿螺母4、軸承3、軸承座2、第一連接塊5、壓力表16、壓力傳感器17、三通接頭15、右流道13、左流道14等，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的第一油缸12和第二油缸20固定安裝在砂輪架工作臺1的中部；伺服電機9固定安裝在砂輪架工作臺1緊鄰第一油缸12的一側(cè)，滾珠絲桿6的一端與伺服電機9輸出軸通過滾珠絲桿連軸套8固定連接，滾珠絲桿6的另一端通過軸承3固定安裝在砂輪架工作臺1上的軸承座2中，滾珠絲桿螺母4通過第一連接塊5與第一驅(qū)動油缸12中的第一活塞桿11固定連接；第一油缸12右側(cè)與第二油缸20右側(cè)通過右流道13連通，第一油缸12左側(cè)與第二油缸20左側(cè)通過左流道14連通；壓力傳感器17和壓力表16分別安裝在三通接頭15的兩個通道上，三通接頭15另一端與左流道14相通；直線導(dǎo)軌沈固定安裝在砂輪架工作臺1上部左右兩側(cè)。所述的砂輪架滑座部件包括砂輪架滑座22、第二連接塊21、直線導(dǎo)軌滑塊27、電主軸23、砂輪磨具M，其中直線導(dǎo)軌滑塊27用螺栓固定在砂輪架滑座22的下方，并在直線導(dǎo)軌沈上滑動安裝；固定安裝在砂輪架滑座22下方的第二連接塊21與第二油缸20中的第二活塞桿19固定連接，驅(qū)動砂輪架滑座22在砂輪架工作臺1上的直線導(dǎo)軌沈上做直線進給運動。本實施例中，伺服電機9帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，滾珠絲桿螺母4帶動第一油缸12中的第一活塞桿10由右向左做直線移動，驅(qū)動第一油缸12中活塞11左端的液壓油通過左流道由第一油缸12流向第二油缸20活塞左端，驅(qū)動第二活塞桿18由左向右移動，再通過第二連接塊21驅(qū)動砂輪架滑座做進給運動，當(dāng)進給速度快，磨削去除速度慢時，磨削壓力會逐漸增加，第一油缸12和第二油缸20活塞左側(cè)的油壓增加，安裝在三通接頭15上壓力傳感器17和壓力表16的數(shù)值增加，控制系統(tǒng)通過讀取壓力傳感器17的壓力變化來確定進給速度的快慢，實現(xiàn)定壓力的磨削控制。如圖3所示，本實施例基于上述的裝置，還提供一種高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制方法，具體通過以下步驟實現(xiàn)控制第一步、控制系統(tǒng)定時讀取壓力傳感器17輸出的壓力值，判斷是否達到設(shè)定的閾值，如果未達到閾值，繼續(xù)進給；第二步、如果已經(jīng)達到或超過閾值，讀取當(dāng)前磨削壓力值，并與前一次測量值進行比較，如果當(dāng)前磨削壓力值等于或小于前一次測量值，提高砂輪架滑座22的進給速度；第三步、如果當(dāng)前磨削壓力值大于前一次測量值，降低砂輪架滑座22的進給速度。本實例通過壓力傳感器17直接檢測砂輪磨具作用在被加工工件表面上的作用力，連接方法簡單，容易實現(xiàn)。通過磨削壓力的控制，使磨削進給速率與磨削去除率保持一致，避免了磨削燒傷或砂輪擠爆現(xiàn)象發(fā)生，達到最佳的磨削效果。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制裝置，包括砂輪架工作臺部件、砂輪架滑座部件，其中砂輪架滑座部件活動設(shè)置于砂輪架工作臺部件上；所述的砂輪架工作臺部件包括砂輪架工作臺、直線導(dǎo)軌、第一油缸、第一活塞桿、第二油缸、伺服電機、滾珠絲杠、滾珠絲桿螺母、軸承、第一連接塊、壓力表、壓力傳感器、三通接頭，其中結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的第一油缸和第二油缸固定安裝在砂輪架工作臺的中部；伺服電機固定安裝在砂輪架工作臺緊鄰第一油缸的右下側(cè)，滾珠絲桿的一端與伺服電機輸出軸固定連接，滾珠絲桿的另一端通過軸承安裝在砂輪架工作臺的軸承座中，滾珠絲桿螺母通過第一連接塊與第一驅(qū)動油缸中的第一活塞桿固定連接；第一油缸右側(cè)與第二油缸右側(cè)通過右流道連通，第一油缸左側(cè)與第二油缸左側(cè)通過左流道連通；壓力傳感器和壓力表分別安裝在三通接頭的兩個通道上，三通接頭另一端與左流道相通；直線導(dǎo)軌固定安裝在砂輪架工作臺上部左右兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制裝置，其特征在于所述的砂輪架滑座部件包括砂輪架滑座、第二連接塊、直線導(dǎo)軌滑塊、電主軸、 砂輪磨具，其中直線導(dǎo)軌滑塊固定在砂輪架滑座的下方，并在直線導(dǎo)軌上滑動安裝；固定安裝在砂輪架滑座下方的第二連接塊與第二油缸中的第二活塞桿固定連接，驅(qū)動砂輪架滑座在砂輪架工作臺上的直線導(dǎo)軌上做進給運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制裝置，其特征在于所述伺服電機帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，滾珠絲桿螺母帶動第一油缸中的第一活塞桿由右向左做直線移動，驅(qū)動第一油缸中活塞左端的液壓油通過左流道由第一油缸流向第二油缸活塞左端，驅(qū)動第二活塞桿由左向右移動，再通過第二連接塊驅(qū)動砂輪架滑座做進給運動，當(dāng)進給速度快，磨削去除速度慢時，磨削壓力會逐漸增加，第一油缸和第二油缸活塞左側(cè)的油壓增加，安裝在三通接頭上壓力傳感器和壓力表的數(shù)值增加，控制系統(tǒng)通過讀取壓力傳感器的壓力變化來確定進給速度的快慢，實現(xiàn)定壓力的磨削控制。
4.一種采用權(quán)利要求1-3任一項所述裝置的高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅(qū)動控制方法，其特征在于包括如下步驟第一步、控制系統(tǒng)定時讀取壓力傳感器輸出的壓力值，判斷是否達到設(shè)定的閾值，如果未達到閾值，繼續(xù)進給；第二步、如果已經(jīng)達到或超過閾值，讀取當(dāng)前磨削壓力值，并與前一次測量值進行比較，如果當(dāng)前磨削壓力值等于或小于前一次測量值，提高砂輪架滑座的進給速度；第三步、如果當(dāng)前磨削壓力值大于前一次測量值，降低砂輪架滑座的進給速度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅(qū)動控制裝置與方法，采用伺服電機帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，滾珠絲桿螺母帶動第一油缸中第一活塞桿由右向左做直線移動，驅(qū)動第一油缸中活塞左端的液壓油通過左流道由第一油缸流向第二油缸活塞左端，驅(qū)動第二活塞桿由左向右移動，再通過第二連接塊驅(qū)動砂輪架滑座做進給運動，當(dāng)進給速度快，磨削去除速度慢時，磨削壓力會逐漸增加，第一油缸和第二油缸活塞左側(cè)的油壓增加，安裝在三通接頭上壓力傳感器和壓力表的數(shù)值增加，通過讀取壓力傳感器的壓力變化來確定進給速度的快慢。該裝置無需復(fù)雜的液壓伺服系統(tǒng)，就能實現(xiàn)定壓力的磨削控制，使磨具進給速率與磨削去除率和砂輪磨料損耗速率保持平衡。
文檔編號B24B47/14GK102441847SQ201110360989
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者胡德金 申請人:上海交通大學(xué)