CN102218682B - 一种圆锥滚子数控磨床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆锥滚子数控磨床，本发明目的是提供一种圆锥滚子加工精度高和砂轮修整曲线精度高的一种圆锥滚子数控磨床。本发明的技术方案要点是，一种圆锥滚子数控磨床，它包括导轮架和砂轮，面板控制单元PCU分别与数字输入输出模块、计算机键盘单轴伺服电机驱动模块SMM和电子脉冲手轮连接，双轴伺服电机驱动模块分别与所述单轴伺服电机驱动模块和编码器转换模块连接，导轮架伺服电机的动力线与单轴驱动模块连接，砂轮修整往复伺服电机的动力线与双轴伺服电机驱动模块连接，砂轮修整进给伺服电机的动力线与双轴伺服电机驱动模块连接，编码器转换模块分别与光栅尺测量系统和双轴伺服电机驱动模块连接。本发明用于圆锥滚子加工。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无切削设备，特别是一种圆锥滚子数控磨床。
背景技术：
现有圆锥滚子的专用磨床，其导轮架进给采用步进电机或伺服电机的半闭环控制，进给精度低，此外砂轮修整采用液压驱动靠磨板曲线，修整曲线性差。
发明内容：
本发明目的是提供一种圆锥滚子加工精度高和砂轮修整曲线精度高的一种圆锥滚子数控磨床。本发明的技术方案是，一种圆锥滚子数控磨床，它包括导轮架和砂轮，其特征在于：面板控制单元PCU的接口X6和X9分别与数字输入输出模块和计算机键盘连接，此PCU的X1接口和X30接口分别与单轴伺服电机驱动模块SMM的接口X200和电子脉冲手轮连接，双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X200、X201分别与所述单轴伺服电机驱动模块SMM的接口X201和编码器转换模块SMC20的接口X200连接，导轮架伺服电机M3的动力线与单轴驱动模块SMM连接，此伺服电机M3的编码器信号线与单轴驱动模块SMM的接口X202连接，砂轮修整往复伺服电机M4的动力线与双轴伺服电机驱动模块DMM连接，其编码器信号线与双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X202连接，砂轮修整进给伺服电机M5的动力线与双轴伺服电机驱动模块DMM连接，其信号线分别与双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X203连接，编码器转换模块SMC20分别与光栅尺测量系统和双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X201连接；电源模块SLM的输入端分别与三相交流电源连接，此电源模块SLM的动力用直流输出端分别与单轴伺服电机驱动模块SMM和双轴伺服电机驱动模块DMM电源接口连接。本发明与现有技术比较具有圆锥滚子精度高的优点。
附图说明：
图1是本发明的电控制原理图，图2是本发明控制系统流程图。
具体实施方式：
结合上述附图对本发明作详细说明，控制单元PCU的接口X9、X6分别与计算机键盘和数字输入输出模块(型号为PP72/48)的接口X2连接，其电源接口X4和接口X30分别与电源模块(型号为SLM)的接口X24连接和电子脉冲手轮(型号为HCIID)连接，其另一接口X1与单轴伺服电机驱动模块(型号为SMM)接口X200连接，导轮架伺服电机M3与单轴伺服电机驱动模块连接，M3的编码器G与单轴伺服电机驱动模块的接口X202连接，砂轮修整往复伺服电机M4和砂轮修整进给伺服电机M5分别与双轴伺服电机驱动模块(型号为DMM)连接，该两个伺服电机M4、M5的编码器分别与上述驱动模块DMM的接口X202、X203连接，光栅尺测量系统(型号为LC183)与编码器转换模块(型号为SMC20)连接，双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X200、X201分别与单轴伺服电机驱动模块SMM接口X201和编码器转换模块SMC20的接口X200连接，驱动模块SMM分别与电源模块SLM和另一驱动模块DMM连接。
本发明的控制原理是，面板控制单元(PCU)中集成有计算机控制系统、可编程控制器、人机交互界面、系统通讯模块、负责接收外部各种指令和信号，并进行处理，然后向伺服电机或数字输入输出模块发布指令或信号。
键盘是人机通讯的重要工具，用于编制加工程序时进行输入操作。
电子脉冲手轮有多轴以及多段倍数脉冲调整，能够有选择的对单个伺服电机进行手动调整工作，能够进行快速或微小进给的操作。
数字输入输出模块(PP72/48)能够采集外部设置的各种位置信号、运行信号等，然后将其反馈入面板控制单元，面板控制单元根据设定好的程序作出反应，并通过数字输入输出模块对外部的接触器、变频器、软启动器发布指令，控制砂轮电机、导轮电机等部件。
电源模块(SLM)是将三相交流电源整流为直流电，通过母线为伺服电机驱动模块提供电源。
单轴伺服电机驱动模块(SMM)用于接收面板控制单元的指令，并驱动导轮架伺服电机。
双轴伺服电机驱动模块(DMM)用于接收面板控制单元的指令，并驱动砂轮修整往复伺服电机和砂轮修整进给伺服电机。
导轮架伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)通过丝杠、谐波减速器等机械结构驱动整个导轮架前进或后退。由于采用了高控制精度的伺服电机使得导轮架能够实现0.5μm级别的运动。
砂轮修整往复伺服电机(1FK7022-5AK71-1LG5)和砂轮修整进给伺服电机(1FK7022-5AK71-1LG5)通过丝杠的机械传动驱动砂轮修整笔对砂轮进行修整，通过系统编程，两电机可以实现插补运动，能够对砂轮外径修整出任意形状。
光栅尺测量系统(LC183)测量分辨能够达到0.01μm。用于测量导轮架相对于机床床身固定原点的具体位置，并把信号发送到编码器转化模块中。
编码器转换模块(SMC20)接受光栅尺的信号并将其信号转换后输入面板控制单元。
系统控制程序用于处理各种机床信号。通过各个部件对机床的砂轮、导轮、水泵、修整、导轮架进给等统一控制，实现机床的自动化运转。
本发明具有显著的优势：实现导轮架进绘的精确性。导轮架伺服电机、光栅尺测量系统、编码器转换模块和PCU控制单元形成完整的闭环控制系统，当用户通过键盘或手轮向面板控制单元(PCU)发布导轮架运动距离的指令后，面板控制单元(PCU)会通过编码器转换模块(SMC20)读取光栅尺(LC183)此刻位置的数值，同时向单轴伺服电机驱动模块(SMM)发出指令驱动导轮架伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)按照运动距离指令运转。导轮架在导轮架伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)的驱动下，进行μm级别运动时，机械上的累积误差会导致实际进给与理论进给之间存在较大的相对误差。当导轮架伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)上自带的编码器检测到完成运动距离指令后，会向面板控制单元(PCU)发出完成信号。此时面板控制单元(PCU)再次通过编码器转换模块(SMC20)读取光栅尺(LC183)此时的实际位置，并通过运算得出导轮架实际进给的距离，对比用户发布的运动指令运算出需要距离差，面板控制单元(PCU)根据距离差再次向单轴伺服电机驱动模块(SMM)发出指令驱动导轮架伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)，导轮架进行微小补偿运动。从而达到更加精准的控制，消除在实际工作中因导轮架进给不准确导致的滚子外径加工不足和加工过量的情况。提高了滚子的加工精度，减小了滚子尺寸批量差。
砂轮修整器采用往复伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)和进给伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)共同驱动，用户要对砂轮修整时通过键盘向面板控制单元(PCU)中供以后调用。面板控制单元(PCU)根据用户编制的运动曲线，向双轴伺服电机驱动模块(DMM)发出运动指令。双轴伺服电机驱动模块(DMM)控制砂轮修整往复伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)和砂轮修整进给伺服电机(1FK7063-5AF71-1FA5)插补运动驱动修整笔对砂轮外观进行曲线修整，能够修整出更为平滑的曲线。减少了因砂轮修整不平滑导致滚子在进出加工区域时磕碰划伤的几率。提高了滚子的表面质量。
Claims (1)
1.一种圆锥滚子数控磨床，它包括导轮架和砂轮，其特征在于：面板控制单元PCU的接口X6和X9分别与数字输入输出模块和计算机键盘连接，此PCU的X1接口和X30接口分别与单轴伺服电机驱动模块SMM的接口X200和电子脉冲手轮连接，双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X200、X201分别与所述单轴伺服电机驱动模块SMM的接口X201和编码器转换模块SMC20的接口X200连接，导轮架伺服电机M3的动力线与单轴驱动模块SMM连接，此伺服电机M3的编码器信号线与单轴驱动模块SMM的接口X202连接，砂轮修整往复伺服电机M4的动力线与双轴伺服电机驱动模块DMM连接，其编码器信号线与双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X202连接，砂轮修整进给伺服电机M5的动力线与双轴伺服电机驱动模块DMM连接，其信号线与双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X203连接，编码器转换模块SMC20分别与光栅尺测量系统和双轴伺服电机驱动模块DMM的接口X201连接；电源模块SLM的输入端分别与三相交流电源连接，此电源模块SLM的动力用直流输出端分别与单轴伺服电机驱动模块SMM和双轴伺服电机驱动模块DMM电源接口连接。
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