專利名稱：珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種珩磨機床，特別是珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置。
背景技術(shù)：
珩磨機床主軸的在珩磨過程中需要做來回往復(fù)運動，珩磨機床主軸往復(fù)數(shù)字控制的技術(shù)是珩磨機床的核心制造技術(shù)，它決定了珩磨機床的性能以及珩磨工藝水平的高低。目前，高檔的珩磨機床的主軸往復(fù)運動已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)控，其主軸往復(fù)運動液壓缸的換向控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動方法有兩種，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)動系統(tǒng)，實現(xiàn)主軸換向的數(shù)控；其二是采用特殊的珩磨專用轉(zhuǎn)閥，將機床主軸的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)換成閥內(nèi)控制部件的旋轉(zhuǎn)運動，閥的先導(dǎo)控制部分在電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，與主軸往復(fù)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動通過特殊的機構(gòu)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)機液位置閉環(huán)，再由轉(zhuǎn)閥控制器的電器接口，實現(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動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動和復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機液位置閉環(huán)系統(tǒng)，使換向控制系統(tǒng)的生產(chǎn)成本大大提高，同時也使得系統(tǒng)的調(diào)試、維護保養(yǎng)非常繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型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)控裝置控制機械液壓伺服閥的動作，實現(xiàn)珩磨機床的主軸往復(fù)運動的速度、位置、換向的隨動控制，即采用數(shù)控機械位置閉環(huán)和線性機械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，組成珩磨機床的主軸往復(fù)運動的速度、位置、換向可控的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置。本實用新型的技術(shù)方案包括床身、安裝在床身上的珩磨機主軸系統(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)移動的機械液壓伺服閥，機械液壓伺服閥中的閥體通過連接機構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿相連，機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)換機構(gòu)上，轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過帶位置檢測的伺服電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行控制。在上述床身上安裝有直線導(dǎo)軌，連接件或轉(zhuǎn)換機構(gòu)安裝在直線導(dǎo)軌上。上述機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構(gòu)是由隨主軸移動的移動件和安裝在移動件上的連接件組成，連接件與機械液壓伺服閥中的閥體相連。上述機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，連接件與機械液壓伺服閥中的閥體相連。上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機、安裝在伺服電機輸出端的主動齒形帶輪、安裝在床身上的與主動齒形帶輪相對應(yīng)的被動齒形帶輪及安裝在主動齒形帶輪、被動齒形帶輪之間的齒形皮帶組成，連接件的一端與機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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)也可以是由固定安裝在床身上的伺服電機、安裝在伺服電機輸出端的主動鏈輪、安裝在床身上的與主動鏈輪相對應(yīng)的被動鏈輪及安裝在主動鏈輪、被動鏈輪之間的鏈條組成，連接件的一端與機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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)還可以是由固定安裝在床身上的伺服電機、安裝在伺服電機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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)甚至還可以是由安裝在床身上的直線電機組成，連接件的一端與機械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與直線電機中的直線移動件相連，直線電機通過控制系統(tǒng)進行控制。本實用新型的特點是1、本實用新型利用數(shù)控驅(qū)動裝置控制機械液壓伺服閥閥芯的移動，可實現(xiàn)主軸液壓缸的速度、位置、換向的隨動控制，即采用數(shù)控機械位置閉環(huán)和線性機械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，實現(xiàn)液壓缸的速度、位置、換向的數(shù)字控制功能。2、采用機床中廣泛使用的檢測和設(shè)定直線位移的數(shù)控裝置作為先導(dǎo)控制單元，將具有線性機械特性的機械液壓伺服閥作為隨動單元，形成完全獨立的兩套位置閉環(huán)單元， 前者采用電信號位置閉環(huán)，后者通過機械液壓伺服閥的隨動特性，對系統(tǒng)的調(diào)試可以采用將電氣和液壓分別進行調(diào)試的方法，降低了調(diào)試工作的難度，也便于出現(xiàn)問題時迅速找到問題的所在。與現(xiàn)有高檔的往復(fù)運動數(shù)控裝置相比，本實用新型不需要昂貴、對使用條件較苛刻的電液伺服比例閥，而且能將目前一個電液位置閉環(huán)拆分成數(shù)控機械位置閉環(huán)與線性機液伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，即將一個復(fù)雜的位置閉環(huán)拆分成兩個相對簡單的位置閉環(huán)，使系統(tǒng)的調(diào)試變得簡單，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，降低了對使用人員的技術(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械液壓伺服閥代替了珩磨專用轉(zhuǎn)閥，珩磨主軸的線性運動直接與閥芯的線性運動構(gòu)成隨動位置閉環(huán)，不需要將主軸的線性運動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動，更不需要復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機液位置閉環(huán)，其工作原理、驅(qū)動和反饋方式、機械結(jié)構(gòu)等完全不同，并且由于機械液壓伺服閥的結(jié)構(gòu)簡單，降低了構(gòu)成系統(tǒng)的成本，并提高了系統(tǒng)維護的方便性。3、本實用新型中采用線性性能好的機械液壓伺服閥作為機械力的放大機構(gòu)，可以驅(qū)動較大負載，應(yīng)用范圍也不僅僅局限于珩磨機床的主軸往復(fù)驅(qū)動控制，還適用于其他需要數(shù)控和液壓驅(qū)動的各種場合。配用的機械液壓伺服閥可以是雙邊滑閥也可以是四邊滑閥。4、本實用新型所用的電控和機械液壓伺服元件已在機床控制領(lǐng)域廣泛使用，因此價格低廉、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，其價格只有進口的電液伺服比例閥和專用換向轉(zhuǎn)閥的1/3—1/5，同時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)動裝置，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、控制可靠、價格低廉、便于調(diào)整、操作和維護的珩磨機液壓往復(fù)運動隨動控制裝置。本裝置通過實驗證明，可滿足高檔珩磨機床對主軸往復(fù)驅(qū)動控制的要求，是替代進口電液伺服比例閥和專用轉(zhuǎn)閥的理想裝置，對我國珩磨機床的發(fā)展具有重大實用意義。

附圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本實用新型實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1 如圖1所示，帶動珩磨機主軸往復(fù)移動的主軸液壓缸10、伺服電機和保證連接件5 上下移動穩(wěn)定性的直線導(dǎo)軌6，直線導(dǎo)軌6安裝在珩磨機的床身上，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)動器、 8為伺服電機，數(shù)字控制器、伺服驅(qū)動器和伺服電機通過電纜相連，根據(jù)液壓缸10的位移需要，通過數(shù)字控制器進行設(shè)定，液壓系統(tǒng)的壓力是通過液壓泵9提供。工作時，根據(jù)所設(shè)定的程序，伺服驅(qū)動器發(fā)出指令使伺服電機順時針旋轉(zhuǎn)，通過安裝在伺服電機輸出軸上的主動齒形帶輪7、與主動齒形帶輪配套的被動齒形帶輪3和安裝在主動齒形帶輪、被動齒形帶輪之間的齒形皮帶4組成的往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)和固定在齒形帶上的連接件5，將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接件5的直線運動，從而帶動與連接件相連的機械液壓伺服閥中的閥芯14向下移動，接通液壓缸的向下通路，使液壓缸中的活塞桿11向下移動，帶動珩磨機主軸及安裝在主軸上的珩磨頭15向下移動。在活塞桿11向下移動的同時，通過連接活塞桿和機械液壓伺服閥中的閥體12的連接機構(gòu)13，帶動機械液壓伺服閥中的閥體12向下移動，帶動閥體跟隨閥芯向下移動。當珩磨頭移動到設(shè)定位置時，數(shù)字控制器發(fā)出指令，同樣通過伺服驅(qū)動器使伺服電機逆時針轉(zhuǎn)動，帶動機械液壓伺服閥中的閥芯14向上移動，接通液壓缸的向上通路，使活塞桿換向向上移動，帶動閥體跟隨閥芯向上移動，從而構(gòu)成了由伺服電機、閥芯、活塞桿、閥體和連接件組成的液壓往復(fù)隨動系統(tǒng)。上述液壓往復(fù)隨動系統(tǒng)循環(huán)往復(fù)上下移動時，就帶動珩磨頭15對被加工工件進行珩磨加工。實施例2 如圖2所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)變?yōu)殒湕l，即在伺服電機輸出軸上安裝有主動鏈輪18、與主動鏈輪相對應(yīng)的被動鏈輪 16及安裝在主動鏈輪、被動鏈輪之間的鏈條17組成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，連接件5的一端與機械液壓伺服閥中的閥芯14相連，另一端固定在鏈條上。其他部分與實施例1相同。實施例3
5[0033]如圖3所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)變?yōu)榻z杠、螺母，即在伺服電機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，其他部分與實施例1 相同。實施例4 如圖4所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，將安裝在伺服電機輸出軸上齒形帶組成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)變?yōu)橹本€電機21，連接件5的一端與機械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與直線電機中的直線移動件22相連，其他部分與實施例1相同，直線電機通過數(shù)字控制器1和伺服驅(qū)動器2進行控制。
權(quán)利要求1.一種珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，包括床身、安裝在床身上的珩磨機主軸系統(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)移動的機械液壓伺服閥，機械液壓伺服閥中的閥體(12)通過連接機構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿(11)相連，機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)換機構(gòu)上，轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過控制系統(tǒng)進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，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所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述機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構(gòu)是由隨主軸移動的移動件和安裝在移動件上的連接件組成，連接件與機械液壓伺服閥中的閥體相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述機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所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(8)、安裝在伺服電機輸出端的主動齒形帶輪 (7)、安裝在床身上的與主動齒形帶輪相對應(yīng)的被動齒形帶輪(3)及安裝在主動齒形帶輪、 被動齒形帶輪之間的齒形皮帶(4)組成，連接件(5)的一端與機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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(8)、安裝在伺服電機輸出端的主動鏈輪(18)、 安裝在床身上的與主動鏈輪相對應(yīng)的被動鏈輪(16)及安裝在主動鏈輪、被動鏈輪之間的鏈條(17)組成，連接件(5)的一端與機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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由固定安裝在床身上的伺服電機(8)、安裝在伺服電機輸出端的絲杠(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，伺服電機通過控制系統(tǒng)進行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，其特征在于上述轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由安裝在床身上的直線電機(21)組成，連接件(5)的一端與機械液壓伺服閥中的閥芯 (14)相連，另一端與直線電機中的直線移動件(22)相連，直線電機通過控制系統(tǒng)進行控制。
專利摘要本實用新型涉及一種珩磨機床，特別是珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置，該裝置包括床身、安裝在床身上的珩磨機主軸機構(gòu)、液壓換向驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于珩磨機的液壓換向驅(qū)動系統(tǒng)包括主軸液壓缸和控制主軸液壓缸往復(fù)移動的機械液壓伺服閥，機械液壓伺服閥中的閥體通過連接機構(gòu)與主軸液壓缸中的活塞桿相連，連接件的一端與機械液壓伺服閥中的閥芯相連，另一端與轉(zhuǎn)換機構(gòu)相連，轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)進行控制。本實用新型采用數(shù)控機械位置閉環(huán)和線性機械液壓伺服閥組成的液壓位置閉環(huán)，實現(xiàn)珩磨機主軸液壓缸的速度、位置、換向的數(shù)控，是一種具有結(jié)構(gòu)簡單、控制可靠、價格低廉、便于調(diào)整、操作和維護的珩磨機主軸往復(fù)隨動控制裝置。
文檔編號B24B49/08GK201998044SQ20112007781
公開日2011年10月5日 申請日期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 申請人:北京機械工業(yè)自動化研究所, 寧夏銀川大河數(shù)控機床有限公司