平面磨加工尺寸在線監測儀的製作方法

2023-05-16 10:33:51 1

專利名稱：平面磨加工尺寸在線監測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種平面磨加工尺寸在線監測儀，屬於磨加工尺寸檢測技術領域。
磨削通常是機加工最後工序，其加工尺寸精度對產品質量尤具重要意義。為減少輔助時間，保證磨削尺寸精度，中國專利CN2086646U提出了一種任意非連續表面磨削尺寸在線檢測裝置。磨削過程中，該裝置的觸頭直接壓在被加工表面上，可用於普通磨床平面磨削尺寸之在線檢測，但不適用於砂輪平面磨床後者與以砂輪為磨具的普通磨床不同，是以鋼砂等自由磨粒為介質，由傳動機構驅動加工臂主軸帶著壓盤旋轉並下行進給，使砂輪、油石等工件被帶著轉動並壓緊到表面鋪有自由磨粒的旋轉工作檯上，利用自由磨粒對工件表面的研磨作用實現磨加工的。顯然該裝置在結構上不能直接裝用於砂輪平面磨床，因自由磨粒層復蓋而處於封閉狀態的被加工表面也不允許其觸頭直接接觸，故不適用於這種平面磨加工。但是砂輪、油石等磨料製品一般在成型時都留有較大加工餘量，燒成時會發生變形、形成硬表皮層和粘附雜質，為了使之具有準確的幾何尺寸和良好的工作表面，必須用砂輪平面磨床對它們進行平面磨加工。隨著科技進步及工業發展，磨料製品品種規格愈來愈多，產量不斷增加，對其加工精度要求也越來越高。然而現在採用加工時觀察標尺與停機手工測量的方法檢測工件尺寸，因此測量誤差大，約為1mm，產品尺寸穩定性差，廢品率高；測量等輔助時間長，約佔35％工時，加工生產率低；停機次數多，約3～4次／件，工具機工況差、使用壽命短，工人勞動強度大；經濟效益較差，不能滿足科技及工業界越來越高的需求。
本實用新型之目的是根據砂輪平面磨床的結構和工藝特點，為其設計一種平面磨加工尺寸在線監測儀，以提高測量精度和產品尺寸穩定性，降低廢品率；減少甚至省去測量等輔助時間，提高加工生產率；減少停機次數，改善工具機工況和工人操作條件，延長工具機使用壽命，從而提高經濟效益，滿足對磨料製品日益提高的客觀要求。
本實用新型是一種平面磨加工尺寸在線監測儀，具有線位移傳感裝置和監測裝置，其線位移傳感裝置具有能固定於砂輪平面磨床的支架、定尺5和動尺7相應固定於支架和隨動機構的線位移傳感器以及能帶著動尺7沿支架導杆4隨磨床主軸移動的隨動機構，且監測裝置是與線位移傳感器相配套的線位移數顯表。使用時，監測儀安裝在砂輪平面磨床加工臂主軸上蓋原有位置上，其線位移傳感器在支架與隨動機構的聯合作用下直接將主軸位移量變為計數信號，經多芯屏蔽電纜輸入數顯表，在其顯示器上顯示出當前加工餘量或工件尺寸，從而實現平面磨加工尺寸的在線監測。
本儀器的其他特點是監測裝置設有自動報警器，當工件被加工到所需尺寸時能自動發出警報，提醒工人停止加工；或具有自動控制器，以在上述情況下自動控制磨床相應機構動作，停止磨加工作業。
本監測儀(

圖1)由多芯屏蔽電纜連接線位移傳感裝置和監測裝置製成。線位移傳感裝置具有支架、隨動機構和線位移傳感器。支架具有底座、導杆4、定板3和壓板1，它們剛性地連成一體，最好為螺紋連接，以便裝拆。根據所配砂輪平面磨床結構特點，底座可為單獨的上底座9，其中心孔內無密封槽；也可為上底座9與下底座12的整體或組合結構，其中心孔內設有密封10，以相應地裝用於機械(如彈簧)和氣(液)壓傳動進給式砂輪平面磨床，固定到其加工臂主軸上蓋原有位置上。導杆4可以為二根(圖1)或一根(圖2)，可為實心或空心杆件。採用單導杆空心結構(2b)時，應在其上開一平行於其軸線的導向槽作為滑塊8和／或動板7移動的軌道。隨動機構具有螺旋壓縮彈簧2、滑塊8和推桿11，滑塊8上固定有安裝動尺7的動板6，二者可為整體式結構。彈簧2與滑塊8套裝在導杆4外或嵌裝在空心導杆空腔內(圖2b)，均位於壓板1與底座之間。滑塊上面始終受到彈簧2的壓力作用，下面中央有孔容納推桿上端，且二者最好為螺紋連接，以便裝拆。推桿11的下端在彈簧壓力作用下直接壓緊主軸上端中心孔的錐面，其端部可為圓柱形、與中心孔錐面相配的圓錐形、球頭、凹球面加球或其他自由迴轉結構，例如頂尖13內裝軸承15的自由迴轉結構，最好為自由迴轉結構，以防止推桿11在主軸帶動下受扭轉作用，從而減少滑塊8對導杆4的摩擦，保護線位移傳感器結構。使用有軸承的自由迴轉結構時，其軸承最好採用推力滾動軸承。推桿11之上端亦可為球頭、圓柱或凹球面加球結構，以發揮同樣效用。對於氣(液)壓傳動進給式磨床，其監測儀之推桿11與底座的中心孔呈動配合，其間設有密封件10，以防傳壓介質洩漏。根據需要，線位移傳感器可以是市售的光柵式、容柵式、磁柵式或感應同步式線位移傳感器，最好採用容柵式線位移傳感器，其精度可在0.1～0.001內選擇。傳感器的動尺7固定於隨動機構的動板6，定尺5固定於支架的定板3。當儀器採用滑塊8套裝的單導杆結構(圖2a)時，定板3上要開一平行於導杆軸線的導向槽，以與滑塊8的導向凸起相配合，使滑塊8沿正確的軌道移動，保證傳感器正常工作。為保護線位移傳感器和隨動機構，支架的底座上固定有外罩。線位移數顯表按與所用線位移傳感器相配套的原則選用，可以是與光柵式、容柵式、磁柵式或感應同步式線位移傳感器相配套的線位移顯數表。在線位移傳感裝置與其配套的數顯表之間，採用多芯屏蔽電纜連接。
當將本儀器安裝到砂輪平面磨床加工臂上後，彈簧2經滑塊8使推桿11下端始終壓緊(加工臂)主軸上端中心孔錐面，使主軸軸向位移(進給)無間隙地經推桿11、滑塊8和動板6直接傳遞給線位移傳感器，變為動尺7對定尺5的相對位移，此時線位移傳感器相應地發出計數信號，經多芯屏蔽電纜輸入與傳感器相配套的光柵、容柵、磁柵或感應同步數顯表，將當前工件尺寸或加工餘量在顯示器上顯示出來，這樣就實現了平面磨加工尺寸的在線監測如果數顯表在主軸壓盤壓緊標準工件上表麵條件下清零，那麼加工時顯示值為當前加工餘量；若數顯表在壓盤壓緊標準工件下表面位置條件下清零，則加工時所顯示值為當前工件尺寸。由於本儀器在將主軸位移變為動尺對定尺之相對位移的傳動過程中沒有任何間隙，因此進行一次清零後，對同批工件重複進行加工不會發生零點漂移，檢測精度始終保持一致。為了改善工人操作條件，數顯表上可裝備自動報警器(圖3)。該報警器具有三極體、喇叭以及由時基電路晶片555、電容、電阻R1與R2組成的振蕩電路，當數顯表剛顯示負值時，此負值信號輸入晶片555，使其腳4為高電平，振蕩電路起振，振蕩信號由腳3經R3輸入三極體進行功率放大，然後由喇叭發出警報信號。調整R1阻值可改變振蕩頻率。這就使本儀器在監測加工餘量條件下具備了加工完即自動報警的功能。這樣可提醒工人去進行停止磨加工的操作。還可在數顯表上裝備自動控制器(圖4)。該控制器具有複合三極體和靈敏繼電器XZ。當數顯表剛顯示負值時，複合三極體的輸入端變為高電平，因而該管導通，靈敏繼電器XZ吸合，觸點XZ1閉合，磨床上的電磁閥吸合，使磨床進給系統控制機構動作，自動升起主軸壓盤，停止磨加工作業。這樣就使本儀器在監測加工餘量條件下具備了加工完畢便立即停止磨加工作業的自動控制功能。
由此易見，本儀器適用於各種氣動、液壓或機械傳動進給式砂輪平面磨床的平面磨加工尺寸在線監測，可監測加工餘量或工件尺寸，檢測精度可為0.1～0.001mm。在監測加工餘量條件下，還可具有加工完即自動報警或自動停止磨加工作業的功能。因此，與現有技術相比，本監測儀具有下列優點監測精度高，可達0.1～0.001mm，至少可使現有測量精度提高一個數量級，大大提高了產品尺寸穩定性、降低了廢品率；節省工時約35％，使加工生產率提高約40％；使停機次數減少2／3～3／4，大大改善了工具機工況及工人操作條件，延長了工具機使用壽命，從而顯著提高了平面磨加工經濟效益，僅就提高加工生產率及降低廢品率這二項計算，使用儀器的年經濟效益約為40萬元／臺；並為大幅度提高磨料製品平面磨加工水平、滿足科技進步及工業發展越來越高的要求開闢了廣闊前景。
圖1為本儀器結構簡圖左部為線位移傳感裝置剖視圖，右部為監測裝置框圖。
圖2為表示單導杆型結構方案的儀器剖面圖a－滑塊8套裝在導杆4外面；b－滑塊8嵌裝在導杆4空腔內。
圖3為自動報警器原理圖。
圖4為自動控制器原理圖。
實施例1監測儀具有上底座9、定板3、壓板1、二根導杆4、螺旋彈簧2、滑塊8、推桿11、動板6、四芯屏蔽線，測量精度為0.1的光柵線位移傳感器及其相配套的線位移數顯表，導杆4與定板3下端垂直焊牢在上底座9上，滑塊8與二個彈簧2套裝在導杆4上，導杆4、定板3與壓板1採用螺紋連接，使上底座9、導杆4、定板3與壓板1剛性連成一體，形成支架。推桿11之上端螺紋連接於滑塊8，與上底座中心孔間無密封，下端裝有由頂尖13、推力滾動軸承15及卡環14組成的自由迴轉結構。滑塊8上固定有動板6。彈簧2始終壓緊滑塊8，它們與推桿11和動板6構成隨動機構。光柵線位移傳感器的動尺7和定尺5相應地固定於動板6和定板3。光柵線位移傳感器與其配套數顯表間由四芯屏蔽線相連接。線位移傳感裝置有一外罩固定於上底座9。這種儀器適用於機械傳動進給式砂輪平面磨床。將儀器裝到磨床加工臂主軸上蓋原位上後，推桿11之頂尖13在彈簧2經滑塊8傳來的壓力作用下，始終壓緊主軸上端中心孔錐面，主軸位移經隨動機構無間隙地傳給光柵線位移傳感器，變為其動尺7相對定尺5的位移，此時傳感器發出相應計數信號，經屏蔽線輸入光柵線位移數顯表，在顯示器上顯示出當前加工尺寸或加工餘量，從而實現平面磨加工尺寸的在線監測。
實施例2使用實施例1的儀器，但其底座為上底座9與下底座12之組合結構，且中心孔與推桿11間設有密封10，以防傳壓介質洩漏；導杆4隻有一根，外面套裝有滑塊8(圖2a)；定板3有一平行於導杆4軸線的導槽；滑塊8有一突起與該導槽配合，使隨動機構只能沿導槽移動而不能轉動；推桿11之下端為凹球面加球式自由迴轉結構；彈簧2隻有一個，外套在導杆4上；所用傳感器及數顯表為容柵線位移傳感器及其配套數顯表，表上還裝有自動報警器；該報警器具有三極體、喇叭以及由時基電路晶片555、電容、電阻R1與R2組成的振蕩電路。此儀器適用於氣動或液壓傳動進給式砂輪平面磨床的平面磨加工尺寸在線監測，且在監測加工餘量條件下，具有加工完即自動報警的功能。
實施例3使用實施例1所述儀器，但只用一根空心導杆4(2b)，一個彈簧2；滑塊8與彈簧2均嵌裝在導杆4空腔內；滑塊8固定有動板6，可沿導杆壁上平行於其軸線的導槽移動；推桿11之二端均為半球頭；所用傳感器與數顯表為磁柵線位移傳感器及其配套的數顯表；該表上還裝有自動控制器；該控制器主要由複合三極體、靈敏繼電器構成；所用屏蔽線為七芯屏蔽電纜。此儀器適用於機械進給式砂輪平面磨床的平面磨加工尺寸在線監測，在監測加工餘量時，具有加工完畢便立即停止磨加工作業的自動控制功能。
權利要求1.一種具有線位移傳感裝置和監測裝置的平面磨加工尺寸在線監測儀，其特徵在於線位移傳感裝置具有能固定於砂輪平面磨床的支架、定尺5和動尺7相應地固定於支架和隨動機構的線位移傳感器以及能帶著動尺7沿支架導杆4隨磨床主軸移動的隨動機構，監測裝置是與線位移傳感器配套的線位移數顯表。
2.根據權利要求1所述之監測儀，其特徵在於支架具有可固定於磨床的底座、導杆4、定板3及壓板1，且它們剛性連接成一體，隨動機構具有推桿11與套裝在導杆4上的彈簧2和滑塊8，滑塊8具有安裝動尺7的動板6，且在彈簧壓力下使推桿11下端始終壓緊主軸上端中心孔錐面，線位移傳感器定尺5固定於支架的定板3。
3.根據權利要求1所述之監測儀，其特徵在於隨動機構只有一根導杆4。
4.根據權利要求2所述之監測儀，其特徵在於推桿11下端呈自由迴轉結構。
5.根據權利要求2所述之監測儀，其特徵在於支架底座為上底座9與下底座12之組合結構，其中心孔對推桿11呈動配合，且開有槽，裝有密封。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述之監測儀，其特徵在於線位移傳感器是容柵線位移傳感器，數顯表是與之配套的數顯表，且其上還裝有自動報警器。
7.根據權利要求1或2或3或4或5所述之監測儀，其特徵在於線位移數顯表還裝有具有複合三極體和靈敏繼電器的自動控制器。
專利摘要一種具有線位移傳感裝置和監測裝置的平面磨加工尺寸在線監測儀，線位移傳感裝置具有能固定於砂輪平面磨床的支架、定尺5和動尺7相應固定於支架和隨動機構的線位移傳感器以及能帶著動尺7沿支架導杆4隨磨床主軸移動的隨動機構。可裝用於各種砂輪平面磨床，數顯其加工臂主軸位移量，實現平面磨加工尺寸在線監測(精度為0.1～0.001mm)，具有加工完即自動警報或停機功能。
文檔編號G01B5/02GK2128374SQ92225839
公開日1993年3月17日 申請日期1992年6月26日 優先權日1992年6月26日
發明者王茹華, 吳耀宇, 李保江 申請人:機械電子工業部鄭州磨料磨具磨削研究所