CN205271738U

CN205271738U - 一种外圆磨床振动监控装置

Info

Publication number: CN205271738U
Application number: CN201521060751.9U
Authority: CN
Inventors: 柴新宁; 赵永强
Original assignee: Shaanxi University of Technology
Current assignee: Shaanxi University of Technology
Priority date: 2015-12-20
Filing date: 2015-12-20
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2025-12-20

Abstract

本实用新型属于机械制造自动化技术领域，涉及一种外圆磨床振动监控装置，力传感器5、数据处理***7、DSP控制器17、报警显示灯14、触摸屏12、驱动器15和步进电机16等。三个力传感器5分别按照在磨床的砂轮、工件和磨床的头架、尾架等处采集振动，两个步进电机16分别安装在机床横向进给和纵向进给丝杠的末端并与之连接。DSP控制器根据力传感器采集的信息进行预警和驱动步进电机，调整磨床的工艺参数，以抑制外圆磨削过程中的工件和机床砂轮架、头架、尾架等处的振动，进一步提高工件的磨削精度和表面质量。

Description

一种外圆磨床振动监控装置

技术领域

本实用新型属于机械制造自动化技术领域，涉及一种外圆磨床振动监控装置，用于外圆磨削时实时采集磨床上砂轮、工件各处的振动情况并进行预警，同时改变进给参数以抑制振动。

背景技术

随着现代加工工业自动化技术的普及，生产设备的自动化、智能化的步伐越来越快，同时对加工工件精度要求的提高。磨削加工作为机械加工中工件的最终表面成型加工，加工的精度直接决定了工件的最终精度和表面质量。颤振是工件磨削中常见现象，是工件表面产生波纹的主要原因，严重影响磨削的表面质量。磨削过程中的颤振分为砂轮再生型颤振和工件再生型颤振，对砂轮再生型颤振可以通过控制工艺条件不超出其边界就不会发生颤振，但由于磨削过程的复杂性和随机性，找到这样的边界条件很困难。

因此，设计一种外圆磨床振动监控装置，对磨削过程中的砂轮、工件和磨床的头架、尾架等进行在线实时监控，从实际磨削信号中提取出颤振信息，进行准确的预报和控制是很有实用价值。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种外圆磨床振动监控装置，通过传感器技术实时采集磨床磨削过程中的砂轮、工件和磨床的头架、尾架等处的振动，通过单片机控制技术对采集到的数据进行处理，并进行预警，根据预置的程序根据采集的振动信息对磨床的工艺参数进行调整，以抑制外圆磨削过程中的工件和机床砂轮架、头架、尾架等处的振动，进一步提高工件的磨削精度和表面质量。

本实用新型采用的技术方案是：

一种外圆磨床振动监控装置，包括数据力传感器5、数据处理***7、DSP控制器17、报警显示灯14、触摸屏12、驱动器15和步进电机16；力传感器5包括力传感器A5-1、力传感器B5-2、力传感器C5-3三个部分；力传感器C5-3安装在卡盘9上、力传感器B5-2安装在砂轮架6上；力传感器A5-1安装在尾架4上；数据处理***7、DSP控制器17、报警显示灯14、触摸屏12、驱动器15集中在控制箱中；步进电机分为横向步进电机16-1和纵向步进电机16-2，横向步进电机16-1安装在横向导轨3的顶端，与横向进给丝杠相连；纵向步进电机16-2安装在纵向导轨2的顶端，与纵向进给丝杠相连。

力传感器5与数据处理***7双向通信，数据处理***7和触摸屏12都与DSP控制器17双向通信；DSP控制器17向报警指示灯14和驱动器15进行单向输出指令，驱动器15向步进电机16单向发送控制指令。

数据处理***7包括测量放大器7-1、射极***7-2、电压滤波器7-3和极性变化器7-4。

一种外圆磨床振动监控装置，包括力传感器、在普通卧式磨床的尾架4、砂轮架6、卡盘9处分别安装了三个力传感器，并对三测试点进行实时检测，根据三测试点的力信号分析工件的振动情况，从而进一步的提高外圆的加工精度。整个控制***以DSP为核心控制器，还包含触摸屏及报警指示灯、步进电机驱动电源、步进电机、力传感器及放大、滤波器等部件。

本实用新型的有益效果是一种外圆磨床振动监控装置进行多轴实时振动检测的改进，根据输入进给量和进给速度以及检测到的振动信号对磨床的运动进行控制，从而提高外圆的加工精度。

附图说明

图1为本实用新型的传感器安装图；

图2为本实用新型的控制***组成图。

具体实施方式

如图1，一种外圆磨床振动监控装置，包括数据力传感器5、数据处理***7、DSP控制器17、报警显示灯14、触摸屏12、驱动器15和步进电机16；力传感器5包括力传感器A5-1、力传感器B5-2、力传感器C5-3三部分；力传感器C5-3安装在卡盘9上采集头架的振动位移、力传感器B5-2安装在砂轮架6上采集砂轮架的振动位移；力传感器A5-1安装在尾架4上采集尾架的振动位移；数据处理***7、DSP控制器17、报警显示灯14、触摸屏12、驱动器15集中在控制箱中；步进电机分为横向步进电机16-1和纵向步进电机16-2，横向步进电机16-1安装在横向导轨3的顶端，与横向进给丝杠相连；纵向步进电机16-2安装在纵向导轨2的顶端，与纵向进给丝杠相连。

如图2，力传感器5与数据处理***7双向通信，数据处理***7和触摸屏12都与DSP控制器17双向通信；DSP控制器17向报警指示灯14和驱动器15进行单向输出指令，驱动器15向步进电机16单向发送控制指令。

具体工作过程：

安装在机床头架、尾架和砂轮附近的力传感器5测得的振动位移信息通过数据处理***7处理之后传递至DSP控制器17；DSP控制器17将力传感器5采集的振动位移信息进行计算，并与预置的信息进行比较；如果振动位移大于阀值，一方面超差信息传递至报警指示灯14进行报警，另一方面DSP控制器17给驱动器15发送控制指令，驱动器15根据DSP控制器17的控制指令驱动步进电机16进行转动，分别对磨削中的横向进给量和纵向进给量进行调整，从而使振动量减小；从而完成一次数据采集和处理过程，而后再由力传感器5重新采集振动位移量，开始第二次振动采集和处理过程，如此反复。

数据处理***7包括测量放大器7-1、射极***7-2、电压滤波器7-3和极性变化器7-4；力传感器5测得的位移信息传输给测量放大器7-1进行信号放大，之后信号传输给射极***7-2将信号进行平移，再经电压滤波器7-3进行滤波，由于磨削振动信号是一个双极性信号，因此最后经极性变化器7-4进行分离，最后传输给DSP控制器17进行运算，再控制步进电机16调整磨削工艺参数抑制振动发生。

***运行步骤:

1）通过触摸屏中输入进给量和进给速度、工件转速；

2）启动程序运行，砂轮进给；

3）若振动预警出现，执行控制程序；

4）若进给深度到，砂轮快速退出。

控制***的软件控制通过以下几个模块实现：a）主程序，b）步进电机进给子程序，c）信号采集子程序，d）数据处理子程序，e）变进给控制子程序，f）显示子程序和电机快退子程序。

a）主程序：用于完成***的初始化，根据进给速度和进给量计算变进给控制参数，并存入变进给控制参数表中供***判断。

b）步进电机进给子程序：根据变进给控制参数，首先对进给深度进行判断，若到深度要求，调用电机快退子程序，使砂轮复位；否则调用显示子程序，显示剩余进给量，同时给步进电机控制电平输出指令，使砂轮进给。

c）信号采集子程序：控制器DSP定时采集三个力传感器传回来的数据，并对三组数据分别存储在寄存器三个不同的区域。

d）数据处理子程序：用于完成振动预警工作。

e）变进给控制子程序：完成变磨具进给量控制同时抑制振动的功能。

Claims

1.一种外圆磨床振动监控装置，其特征在于包括数据力传感器（5）、数据处理***（7）、DSP控制器（17）、报警显示灯（14）、触摸屏（12）、驱动器（15）和步进电机（16）；力传感器（5）包括力传感器A（5-1）、力传感器B（5-2）、力传感器C（5-3）三个部分；力传感器C（5-3）安装在卡盘（9）上；力传感器B（5-2）安装在砂轮架（6）上；力传感器A（5-1）安装在尾架（4）上；数据处理***（7）、DSP控制器（17）、报警显示灯（14）、触摸屏（12）、驱动器（15）集中在控制箱中；步进电机分为横向步进电机（16-1）和纵向步进电机（16-2），横向步进电机（16-1）安装在横向导轨（3）的顶端，与横向进给丝杠相连；纵向步进电机（16-2）安装在纵向导轨（2）的顶端，与纵向进给丝杠相连。

2.如权利要求1所述的一种外圆磨床振动监控装置，其特征在于力传感器（5）与数据处理***（7）双向通信，数据处理***（7）和触摸屏（12）都与DSP控制器（17）双向通信；DSP控制器（17）向报警指示灯（14）和驱动器（15）进行单向输出指令，驱动器（15）向步进电机（16）单向发送控制指令。

3.如权利要求1所述的一种外圆磨床振动监控装置，其特征在于数据处理***（7）包括测量放大器（7-1）、射极***（7-2）、电压滤波器（7-3）和极性变化器（7-4）。