[發明專利]數控砂帶研磨裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201410457726.8
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104216336A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 黃云;楊俊峰;肖貴堅;楊宇航;周麗琪
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶三磨海達磨床有限公司
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099
• 代理公司: 重慶中流知識產權代理事務所(普通合伙) 50214
• 代理人: 陳立榮

技術領域

本發明屬于研磨拋光帶磨削技術領域，具體涉及一種數控砂帶研磨裝置及其控制方法。

背景技術

隨著CAD/CAM技術的快速發展，復雜形狀零件的加工方法逐漸倍受國內外的關注，尤其在航空航天、船舶、汽車和國防等領域中，許多核心零件都具有復雜的曲面。由于復雜曲面不能由初等解析曲面組成，因此復雜形狀零件的復雜曲面的高效和高質量加工一直是國內外制造領域中的難題。

砂帶磨削技術是利用砂帶，按照待加工工件的要求，在一定的機械裝置上，以相應的接觸方式，并在一定的壓力作用下，使高速運轉著的砂帶與工件表面接觸，將工件加工表面的余量逐漸磨除或拋磨光滑的工藝。隨著砂帶磨削技術和裝置的快速發展，砂帶研磨機床已經發展為一種加工效率高、適應性強、應用范圍廣、使用成本低、操作安全方便的精加工設備。特別是對于加工如航空發動機葉片等具有復雜曲面的薄壁結構件，小尺寸的復雜型面、面間接合部位的研磨加工，其優勢尤為明顯。

目前國內復雜曲面的砂帶研磨加工多為手工操作,該方法的勞動強度大，生產效率低，產品的質量沒有保障。為了實現砂帶磨削技術在復雜曲面加工的廣泛應用，重慶大學、重慶市材料表面精密加工及成套裝備工程技術研究中心對精密砂帶研磨特性、曲軸連桿頸砂帶隨動研磨、船用螺旋槳葉片和航空發動機葉片砂帶磨削做了相關研究。此外，吉林大學對自由曲面砂帶研磨、葉片雙面砂帶磨削工藝進行了相關探索，華中科技大學也對輪轂復雜曲面砂帶磨削進行了相關研究。

但是，上述研究的成果尚未形成很好的砂帶研磨裝置以應對以航空發動機葉片為代表的復雜表面異形結構工件的研磨加工，國內也尚未應用能加工此類工件的專用研磨拋光帶研磨裝置，對于航空發動機葉片縱向磨削從而改善其疲勞強度等力學性能的需求還無法滿足。從更大的范圍來看，對于一些特殊的零件，在加工時不能快速旋轉又不能用高速運動的刀具進行磨削時，現階段只能進行低效率的手工打磨。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種數控砂帶研磨裝置，該裝置可安裝于研磨機床上，用于加工具有復雜表面的異形結構的工件，能夠滿足工件在不快速旋轉，砂帶沒有較高的切削速度的條件下的加工要求。

進一步，本發明提供一種該數控砂帶研磨裝置的控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

數控砂帶研磨裝置，包括卷輪、張緊機構和研磨拋光帶，卷輪為兩個，分別為放卷輪和收卷輪，研磨拋光帶以帶卷的形式纏繞在放卷輪上，其卷出端繞過張緊機構后纏繞在收卷輪上，還包括伺服電機、齒輪傳動機構、電磁離合器、數控系統和繼電器。

所述齒輪傳動機構具有一個輸入端和兩個輸出端，其輸入端安裝在伺服電機的輸出軸上，輸出端通過對應的電磁離合器與對應的卷輪聯接。

所述數控系統包括PCU控制器、單電機驅動模塊、輸入輸出模塊和端子轉換器，其中，

所述PCU控制器接收輸入設備輸入的初始數據，接收單電機驅動模塊反饋的反饋數據，處理后生成伺服電機控制信號和電磁離合器控制信號，將伺服電機控制信號發送給單電機驅動模塊，將電磁離合器控制信號發送給輸入輸出模塊。

所述單電機驅動模塊接收PCU控制器的伺服電機控制信號，將其轉變為具有驅動能力的強電控制信號，并輸出給伺服電機，控制伺服電機動作；接收伺服電機反饋的反饋數據，并將其發送給PCU控制器。

所述輸入輸出模塊接收PCU控制器的電磁離合器控制信號，由端子轉換器轉換后，輸出給繼電器，啟動對應的繼電器控制對應的電磁離合器動作。

所述伺服電機根據伺服電機控制信號，進行一定頻率和速率的交替正反轉；同時，兩個電磁離合器根據電磁離合器控制信號進行交替離合；伺服電機產生的動力由齒輪傳動機構傳遞給兩個電磁離合器的銜鐵上，并通過吸合的電磁離合器傳遞給對應的卷輪，使該卷輪進行收卷動作。

上述數控砂帶研磨裝置的控制方法，包括如下控制流程：

輸入初始數據：通過輸入設備將初始數據輸入PCU控制器，初始數據包括：研磨拋光帶卷在放卷輪上的初始纏繞半徑R₃、研磨拋光帶卷在收卷輪上的初始纏繞半徑R₄、研磨拋光帶總長L、單層研磨拋光帶厚度σ、單次更新研磨拋光帶長度L_f、單次使用研磨拋光帶長度ΔL、單段研磨拋光帶往復研磨次數N、電機傳動到放卷輪的傳動比i₃、電機傳動到收卷輪的傳動比i₄，砂帶研磨拋光帶的線速度V_s。