[發明專利]高硬球面精密磨削中機電液組合進給驅動控制裝置與方法

無效

• 申請號: 201110360989.3
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102441847A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 胡德金
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B24B47/14
• 分類號: B24B47/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種數控機床技術領域的高硬球面精密磨削技術，具體是一種高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅動控制裝置與方法。

背景技術

高硬度高精度球體是耐高溫、耐高壓、耐磨損球閥中的關鍵部件。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、Ni60等高硬度材料。另一方面，由于這種球閥一般都工作在高溫、高壓環境中，密封要求也相當高，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0.1μm，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，最后導致磨削燒傷，或者發生砂輪塊爆裂。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。

大多數高硬球面磨削裝置的砂輪系統由于結構的限制，很難設置磨削壓力檢測控制裝置，一般都是操作人員憑經驗來控制磨削過程的進給速度，或者采用彈性磨具來實現磨削，經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號為：ZL98207865.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，通過合成樹脂法蘭、磨盤體、固定環粘接固化成彈性磨盤。該磨盤的優點在于彈性、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。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅動控制裝置與方法，該裝置與方法通過檢測進給驅動油缸內部流體介質的壓力來判斷磨削過程中的磨削壓力大小，無需復雜的液壓伺服系統，就可以根據磨削壓力變化情況，自動調整進給速度，使磨削壓力處于一個合適數值，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、優質的磨削效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所述的高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅動控制裝置，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：結構參數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，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動油缸中的第一活塞桿固定連接；第一油缸右側與第二油缸右側通過右流道連通，第一油缸左側與第二油缸左側通過左流道連通；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；直線導軌固定安裝在砂輪架工作臺上部左右兩側。

所述的砂輪架滑座部件包括：砂輪架滑座、第二連接塊、直線導軌滑塊、電主軸、砂輪磨具，其中：直線導軌滑塊固定在砂輪架滑座的下方，并在直線導軌上滑動安裝；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，驅動砂輪架滑座在砂輪架工作臺上的直線導軌上做進給運動。

本發明中，伺服電機帶動滾珠絲桿旋轉，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，驅動第二活塞桿由左向右移動，再通過第二連接塊驅動砂輪架滑座做進給運動，當進給速度快，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的油壓增加，安裝在三通接頭上壓力傳感器和壓力表的數值增加，控制系統通過讀取壓力傳感器的壓力變化來確定進給速度的快慢，實現定壓力的磨削控制。

本發明所述的高硬球面精密磨削中的機電液組合進給驅動控制方法，包括步驟如下：

第一步、控制系統定時讀取壓力傳感器輸出的壓力值，計算磨削壓力值，判斷是否達到設定的閾值，如果未達到閾值，繼續進給；

第二步、如果已經達到或超過閾值，讀取當前磨削壓力值，并與前一次測量值進行比較，如果當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；