專利名稱：高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床。
背景技術(shù)：
在數(shù)控內(nèi)圓磨設(shè)備設(shè)計上，目前磨削軸系安排有主軸磨頭旋轉(zhuǎn)，主軸軸向(即Z向)、徑向(即X向)位移不動，而工件軸旋轉(zhuǎn)并且軸向(即Z向)、徑向(即X向)位移進(jìn)給。在測量控制系統(tǒng)上，目前采用人工測量或光柵測量反饋。主軸軸向、徑向位移不動而工件軸旋轉(zhuǎn)并且軸向、徑向位移進(jìn)給有如下不足之處:主軸上砂輪磨削時，砂輪尺寸變化影響加工精度，并需要控制主軸上的砂輪擺動的錐度。同樣工件軸既有旋轉(zhuǎn)又有軸向和徑向運動，需要控制三維方向運動精度。在軸系安排上，需要對工件軸和主軸都進(jìn)行位移及旋轉(zhuǎn)精度控制。這樣主軸和工件軸的精度調(diào)整復(fù)雜，兩軸的精度調(diào)整控制困難，對機(jī)床相關(guān)部件的加工精度和裝配精度要求更高，從而增加了機(jī)床部件的加工難度。人工測量反饋的不足之處:測量人員的技能和方法受到人的素質(zhì)和情緒的限制，再者反饋不及時或因反饋信息不正確導(dǎo)致精度控制調(diào)整錯誤，不利于加工精度的控制。而光柵測量控制的不足之處:光柵測量受機(jī)床環(huán)境限制，光柵尺容易受環(huán)境污染，對機(jī)床安裝和使用環(huán)境提出較高要求，從而相對的質(zhì)量成本相對較高，投入較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造的 目的在于提供一種簡單但高精度控制的磨床軸系安排，加工精度和裝配調(diào)整精度控制簡單，自動測量反饋閉環(huán)控制的機(jī)床設(shè)備技術(shù)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床，包括床身、設(shè)置在所述床身上的機(jī)床軸系、伺服給進(jìn)系統(tǒng)、主動力裝置系統(tǒng)、定位裝置及電氣控制器系統(tǒng)、自動測量反饋控制系統(tǒng)，其特征在于該機(jī)床軸系為主軸磨頭旋轉(zhuǎn)并且主軸軸向(即Z向)、徑向(即X向)位移進(jìn)給，而工件軸旋轉(zhuǎn)且工件軸Y向錐度控制，Z向、X向進(jìn)給不動，自動測量反饋控制系統(tǒng)為自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述機(jī)床軸系安排包括:
主軸三維運動控制裝置:用于控制磨床內(nèi)磨砂輪的修整、磨削進(jìn)給運動控制；
和工件軸運動控制裝置:用于工件軸旋轉(zhuǎn)及Y向擺動錐度調(diào)整控制；
和工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置:用于磨削工件的測量及機(jī)床加工精度自動控制。所述主軸三維運動控制裝置包括
一個與床身相連的磨頭滑座機(jī)構(gòu)，通過伺服進(jìn)給油缸驅(qū)動磨頭滑座在床身導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)磨頭滑座與床身形成Z向位移，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪相對工件的Z向位移；
一個與磨頭滑座相連的磨頭橫向滑座機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)驅(qū)動磨頭橫向滑座在磨頭滑座導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)橫向磨頭滑座與磨頭滑座形成X向位移，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪相對工件的X向位移進(jìn)給(最小進(jìn)給量為0.0001mm)；一個與磨頭橫向滑座固聯(lián)的磨頭，用于安裝砂輪主軸；
一個與磨頭固聯(lián)的砂輪主軸，用于實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪切削工件內(nèi)壁；
以及與砂輪主軸固聯(lián)的內(nèi)磨砂輪，為切削工件的刀具。所述工件軸運動控制裝置包括
一個與床身固聯(lián)的頭架底板，用于支撐安裝工件的頭架；
一個與頭架底板固聯(lián)的頭架機(jī)構(gòu)，由動靜壓軸承支撐安裝工件軸機(jī)構(gòu)(距端面200mm處徑向跳動為0.001_)，并由伺服電機(jī)驅(qū)動頭架實現(xiàn)繞Y軸微動，進(jìn)而實現(xiàn)工件與內(nèi)磨砂輪的Y向擺動錐度調(diào)整；
一個與頭架相連的工件軸機(jī)構(gòu)，由電機(jī)驅(qū)動工件軸繞Z軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)工件相對于內(nèi)磨砂輪的旋轉(zhuǎn)；
以及與工件軸固聯(lián)的油缸卡盤，用于自動裝夾工件。所述工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置包括
一組自動測量測頭，一個自動送料檢測機(jī)構(gòu)，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。應(yīng)用本內(nèi)圓磨機(jī)床進(jìn)行工件磨削的加工方法包含以下步驟:
A、自動上料步驟，由自動送料機(jī)構(gòu)，將工件通過管道送至機(jī)床油缸卡盤，通過油缸頂出油缸卡盤卡爪，實現(xiàn)夾緊工·件。B、磨削步驟，首先砂輪主軸啟動，實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪高速旋轉(zhuǎn)；然后通過伺服油缸控制，實現(xiàn)磨削Z向進(jìn)給；最后伺服電機(jī)通過伺服控制，控制磨頭橫向滑座位移實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪的磨削X向進(jìn)給。C、自動出料步驟，油缸卡盤退回，松開油缸卡盤，從而松開已磨好的工件，通過自動送料機(jī)構(gòu)，將工件送至檢測工位。D、自動測量反饋步驟，工件由自動送料機(jī)構(gòu)送到檢測工位，由自動測量裝置測量尺寸，并由反饋系統(tǒng)反饋給磨床主機(jī)控制系統(tǒng)，主機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果自動調(diào)整伺服電機(jī)X向和Y向進(jìn)給，從而實現(xiàn)自動控制。本發(fā)明采用兩組伺服油缸及伺服電機(jī)分別控制三套機(jī)構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪的Z向、工件卡盤的Y向及內(nèi)磨砂輪的X向運動。一組伺服電機(jī)連接頭架，頭架上固聯(lián)工件軸機(jī)構(gòu)的油缸卡盤，通過伺服控制，實現(xiàn)工件的Y向錐度調(diào)整。另一組伺服油缸連接磨頭滑座，通過伺服控制，實現(xiàn)安裝在磨頭滑座上的橫向磨頭滑座機(jī)構(gòu)整體Z向位移控制。伺服電機(jī)連接橫向磨頭滑座，通過伺服控制，實現(xiàn)安裝在橫向磨頭滑座上的磨頭機(jī)構(gòu)整體X向位移控制。與主軸磨頭旋轉(zhuǎn)，主軸軸向(Z向)、徑向(X向)位移不動，而工件軸旋轉(zhuǎn)并且軸向、徑向位移進(jìn)給的軸系安排及人工測量或光柵測量相比，本機(jī)床軸系安排的方式是主軸磨頭旋轉(zhuǎn)并且主軸軸向、徑向位移進(jìn)給，而工件軸旋轉(zhuǎn)，Y向錐度控制，軸向(Z向)、徑向(X向)進(jìn)給不動，測量方式是自動測量反饋閉環(huán)控制其有益效果在于:
1、可以有效的避免頭架和磨架兩邊的精度調(diào)整難度和相對精度控制的難度；
2、設(shè)備自動測量控制不受人為因素的控制和安裝環(huán)境的限制，大大增加的設(shè)備的效率，極大地提高了設(shè)備的加工精度，從而減少了不合格品的產(chǎn)生，進(jìn)一步的降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明實施結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:床身1，磨頭滑座2，橫向磨頭滑座3，磨頭4，砂輪主軸5，內(nèi)磨砂輪6，頭架底板7，頭架8，工件軸9，工件卡盤10。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如圖1所示，本方案主軸磨頭旋轉(zhuǎn)并且主軸軸向、徑向位移進(jìn)給，而工件軸旋轉(zhuǎn)，Y向錐度控制，軸向(Z向)、徑向(X向)進(jìn)給不動的軸系安排及自動測量閉環(huán)控制包括主軸三維運動控制裝置、工件軸運動控制裝置、工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置。主軸三維運動控制裝置包括安裝在床身I上的磨頭滑座2，通過伺服擺動油缸驅(qū)動磨頭滑座2在床身I的導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)磨頭滑座2與床身I形成軸向(Z向)位移。安裝在磨頭滑座2上磨頭橫向滑座3，通過伺服電機(jī)驅(qū)動磨頭橫向滑座3在磨頭滑座2的導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)橫向磨頭滑座3與磨頭滑座2形成徑向(X向)位移。在磨頭橫向滑座3上固聯(lián)安裝磨頭4，在磨頭4上固聯(lián)安裝砂輪主軸5，在砂輪主軸5上固聯(lián)安裝內(nèi)磨砂輪6，內(nèi)磨砂輪6由砂輪主軸高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪的高速旋轉(zhuǎn)。工件軸運動控制裝置包括在床身I上固聯(lián)安裝的頭架底板7，在頭架底板7上連接安裝的頭架8，由伺服油缸驅(qū)動頭架8實現(xiàn)繞Y軸轉(zhuǎn)動，即實現(xiàn)工件的Y向錐度調(diào)整。在頭架8上連接安裝工件軸9，在工件軸9上固聯(lián)安裝工件卡盤10，用于夾緊工件。由動靜壓軸承支撐工件軸9并由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)工件軸9繞軸向(即Z軸)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)工件卡盤10旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)工件與內(nèi)磨砂輪6相對旋轉(zhuǎn)。工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置包括一組自動測量測頭，一個自動送料檢測機(jī)構(gòu)，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過兩組伺服電機(jī)、伺服油缸和普通電機(jī)的作用，在主機(jī)的控制系統(tǒng)下實現(xiàn)工件的加工，工件的自動檢測和閉環(huán)測量補(bǔ)償控制 。
權(quán)利要求
1.高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床，包括床身、設(shè)置在所述床身上的機(jī)床軸系、伺服給進(jìn)系統(tǒng)、主動力裝置系統(tǒng)、定位裝置及電氣控制器系統(tǒng)、自動測量反饋控制系統(tǒng)，其特征在于該機(jī)床軸系為主軸磨頭旋轉(zhuǎn)并且主軸Z向、X向位移進(jìn)給，而工件軸旋轉(zhuǎn)且工件軸Y向錐度控制，Z向、X向進(jìn)給不動，自動測量反饋控制系統(tǒng)為自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述機(jī)床軸系安排包括 主軸三維運動控制裝置用于控制磨床內(nèi)磨砂輪的修整、磨削進(jìn)給運動控制； 和工件軸運動控制裝置用于工件軸旋轉(zhuǎn)及Y向擺動錐度調(diào)整控制； 和工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置用于磨削工件的測量及機(jī)床加工精度自動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床，其特征在于所述主軸三維運動控制裝置包括 一個與床身相連的磨頭滑座機(jī)構(gòu)，通過伺服進(jìn)給油缸驅(qū)動磨頭滑座在床身導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)磨頭滑座與床身形成Z向位移，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪相對工件的Z向位移； 一個與磨頭滑座相連的磨頭橫向滑座機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)驅(qū)動磨頭橫向滑座在磨頭滑座導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)橫向磨頭滑座與磨頭滑座形成X向位移，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪相對工件的X向位移進(jìn)給； 一個與磨頭橫向滑座固聯(lián)的磨頭，用于安裝砂輪主軸； 一個與磨頭固聯(lián)的砂輪主軸，用于實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪切削工件內(nèi)壁； 以及與砂輪主軸固聯(lián)的內(nèi)磨砂輪，為切削工件的刀具。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床，其特征在于所述所述工件軸運動控制裝置包括 一個與床身固聯(lián)的頭架底板，用于支撐安裝工件的頭架； 一個與頭架底板固聯(lián)的頭架機(jī)構(gòu)，由動靜壓軸承支撐安裝工件軸機(jī)構(gòu)，并由伺服電機(jī)驅(qū)動頭架實現(xiàn)繞Y軸微動，進(jìn)而實現(xiàn)工件與內(nèi)磨砂輪的Y向擺動錐度調(diào)整； 一個與頭架相連的工件軸機(jī)構(gòu)，由電機(jī)驅(qū)動工件軸繞Z軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)工件相對于內(nèi)磨砂輪的旋轉(zhuǎn)； 以及與工件軸固聯(lián)的油缸卡盤，用于自動裝夾工件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床，其特征在于所述所述工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置包括 一組自動測量測頭，一個自動送料檢測機(jī)構(gòu)，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
5.用如權(quán)利要求I所述高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床進(jìn)行工件磨削的加工方法，包括以下步驟 自動上料步驟，由自動送料機(jī)構(gòu)，將工件通過管道送至機(jī)床油缸卡盤，通過油缸頂出油缸卡盤卡爪，實現(xiàn)夾緊工件； 磨削步驟，首先砂輪主軸啟動，實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪高速旋轉(zhuǎn)；然后通過伺服油缸控制，實現(xiàn)磨削Z向進(jìn)給；最后伺服電機(jī)通過伺服控制，控制磨頭橫向滑座位移實現(xiàn)內(nèi)磨砂輪的磨削X向進(jìn)給； 自動出料步驟，油缸卡盤退回，松開油缸卡盤，從而松開已磨好的工件，通過自動送料機(jī)構(gòu)，將工件送至檢測工位；自動測量反饋步驟，工件由自動送料機(jī)構(gòu)送到檢測工位，由自動測量裝置測量尺寸，并由反饋系統(tǒng)反饋給磨床主機(jī)控制系統(tǒng)，主機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果自動調(diào)整伺服電機(jī)X向和Y向進(jìn)給，從 而實現(xiàn)自動控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種高精度數(shù)控內(nèi)圓磨機(jī)床。包括床身、設(shè)置在所述床身上的機(jī)床軸系、伺服給進(jìn)系統(tǒng)、主動力裝置系統(tǒng)、定位裝置及電氣控制器系統(tǒng)、自動測量反饋控制系統(tǒng)，其特征在于該機(jī)床軸系為主軸磨頭旋轉(zhuǎn)并且主軸軸向、徑向位移進(jìn)給，而工件軸旋轉(zhuǎn)且工件軸Y向錐度控制，Z向、X向進(jìn)給不動，自動測量反饋控制系統(tǒng)為自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述機(jī)床軸系安排包括主軸三維運動控制裝置、和工件軸運動控制裝置、和工件自動測量閉環(huán)控制系統(tǒng)裝置。是一種簡單但高精度控制的磨床軸系安排，加工精度和裝配調(diào)整精度控制簡單，自動測量反饋閉環(huán)控制的機(jī)床設(shè)備技術(shù)。
文檔編號B24B5/10GK103252689SQ20131013874
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者徐納 申請人:杭州新坐標(biāo)科技股份有限公司