[發明專利]一種可編程磨削力控制的砂帶磨削裝置

無效

• 申請號: 201110231331.2
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102294640A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 王隆太;項余建
• 申請（專利權）人: 揚州智科光機電技術開發中心有限公司
• 主分類號: B24B21/16
• 分類號: B24B21/16;B24B21/18
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 李海燕

技術領域

本發明涉及一種砂帶磨削裝置，特別涉及可編程磨削力控制的柔性砂帶磨削裝置，適用于如汽輪機葉片等復雜曲面型面的磨削加工。

背景技術

由于功能特殊性以及現代社會對產品外觀造型越來越高的要求，復雜曲面型面在機械制造業得到日益廣泛的應用，然而復雜曲面型面的光整加工一直是瓶頸性的工藝難題。

近年來，陸續推出了一些有關曲面磨削的專利技術，例如：由國家知識產權局公告的200710019843.6專利技術“汽輪機葉片數控砂帶磨床及其操控方法”以及200820238217.6專利技術“汽輪機葉片數控砂帶磨床”等砂帶磨削設備，未考慮砂帶磨削是屬于一種柔性磨削，往往在磨削過程中受磨削力波動會在磨削工件表面留下磨削刀痕，不能保證得到磨削工件表面理想的磨削質量。

由國家知識產權局公告的200810237238.0專利技術“一種帶反饋的壓力可調的浮動砂帶磨削裝置”，雖然通過由氣缸和補償彈簧組成的調節機構實現砂帶的恒力磨削，但只能按某特定的磨削力進行磨削，未考慮磨削力會引起磨削工件變形，從而影響磨削加工精度。例如，汽輪機葉片出氣邊厚度較小，希望出氣邊磨削力小于進氣邊磨削力，避免出氣邊磨削變形，影響葉片型面磨削精度。如何針對不同磨削工件或同一工件的不同部位采用不同的磨削力進行磨削，如何根據磨削加工要求進行磨削力編程及控制，在現有技術中均未提及。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種可編程磨削力控制的砂帶磨削裝置，以滿足不同工況條件下砂帶磨削的磨削力編程和控制，保證磨削質量。

為此本發明采用的技術方案是：本發明所述的砂帶磨削裝置由控制系統、比較單元、比例伺服元件、壓力缸、磨削裝置以及檢測單元組成；由檢測單元所檢測的實際磨削力經比較單元與控制系統發出的指令磨削力進行比較，將其差值轉換為控制電流或電壓經比例伺服元件進行轉換和調節，直至壓力缸控制的實際磨削力等于指令磨削力來驅動磨削裝置進行磨削作業。

本發明的砂帶磨削裝置包括驅動電機、基板、動板、磨削輪系及砂帶、磨削力控制裝置、壓力氣缸、補償彈簧和砂帶張緊機構組成；磨削輪系包含有驅動輪、張緊輪、接觸輪以及若干導向輪；驅動電機和驅動輪固定于基板，接觸輪、張緊輪固定于動板；動板與基板是通過兩根等長連桿所構成的平行四連桿機構的鉸鏈連接；壓力氣缸固定于磨削裝置的基板上方，補償彈簧一段固聯于基板，一段固聯于動板。

在上述基礎上，本發明的磨削力控制裝置是按照下式實現磨削力的平衡：

式中，為氣缸控制壓力；為補償彈簧力；為動板系統重力；為磨削力；為補償彈簧與垂直軸的夾角。

由于磨削過程動板相對于基板屬微量移動調節，因而可將補償彈簧力視為常量，并可設置使之滿足：

則

即磨削力等于系統控制力，其方向與系統控制力方向相反。

在上述平衡條件下，若接觸輪驅動的砂帶磨削量較小，導致實際磨削力小于系統控制力，即<，此時磨削裝置在系統控制力作用下，由壓力氣缸的輸出桿驅動著的動板并推動著磨削接觸輪向下移動。隨著動板的向下移動，一方面使壓力氣缸腔體內的容積空間加大，導致氣缸腔體內的壓力減小，在氣動控制回路中的壓力檢測元件檢測到系統壓力的變化，經與指令壓力比較，通過比例伺服元件使系統壓力迅速恢復到所要求的控制壓力；另一方面由于動板帶動磨削接觸輪下移，導致砂帶磨削深度增加，磨削力增大，即>，又迫使動板上移，直至滿足=平衡條件，此時由壓力氣缸輸出桿帶動氣缸活塞上移，使氣缸腔體內的容積空間減小，系統控制壓力增加，再經比例伺服閥的調節作用，使系統控制壓力達到新的平衡。

本發明的任意磨削點指令磨削力通過二維或三維插值運算求取，即在被磨削工件表面幾個已知關鍵點處給定所需磨削力大小，然后根據已知關鍵點坐標值以及給定的磨削力，通過二維（平面或平坦表面），三維（三維曲面）坐標插值運算求取任意磨削點的磨削力。

本發明的張緊輪設置在磨削砂帶的緊邊，在砂帶緊邊的導向輪軸上設置手動調偏機構。

本發明的特點是：1）通過磨削力控制調節裝置對砂帶磨削裝置的磨削力進行實時調節，使實際磨削力按指令磨削力進行磨削作業，保證了工件表面的磨削質量；2）指令磨削力可編程實現，可針對不同磨削工件或同一工件的不同部位采用不同的磨削力進行磨削；3）任意磨削點的磨削力可根據給定的被磨削表面幾個已知關鍵點磨削力大小，通過二維或三維插值運算求取，各磨削點磨削力過渡平滑，不會產生磨削力突變現象。

附圖說明