一種成型砂輪修形控制系統的製作方法

2023-11-01 13:01:32

本發明屬於數控系統領域，尤其是涉及一種成型砂輪修形控制系統。

背景技術：

成型磨削作為磨削工藝中的一種重要加工方法，一直受到人們的廣泛關注，特別是近些年來，新興技術如材料學、控制工程、製造工藝、運動控制技術等的不斷發展，推動了新的磨削技術的發展。傳統的磨削方式，一般需要多道工序加工才能達到加工要求。由於成型砂輪種類眾多，修形方法也各不相同，採用人工修形不但效率低下，而且很難保證精度，而採用在磨床上配置修形器，產品改進或換型時，需要重新設計和製造母靠模型和工作靠模，需要配備大量各種不同的修形器，這顯然提高了企業的加工成本，降低了生產效率，而且產品的加工質量差和加工效率低。目前，從我國廣大工具製造企業面臨的情況來看，企業原有的工具機老化，大量能耗高、效率低、加工功能單一，而且加工方式處於手動、半自動化階段的工具磨床閒置，不能發揮其應有效用，造成資源浪費。而且，隨著數控技術逐漸普及和成熟，成型砂輪修形技術的發展已不僅限於精密化和硬磨料方向，而是逐步邁進智能化和數控化。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是實現磨床加工控制自動化、智能化，提高工具加工質量和效率。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種成型砂輪修形控制系統，其特徵在於，包括PC平臺、運動控制平臺、硬體平臺。

PC平臺：用於管理參數及數據的處理，獲取並處理反饋信號，監控運動控制平臺的運行狀況。

運動控制平臺：用於讀取PC平臺的運動控制指令，並將指令轉化為控制信號，從而控制硬體平臺完成工作。

硬體平臺：用於完成工件的物理加工以及加工過程中的檢測功能。

其中，所述PC平臺包括：外部接口模塊、接收模塊、數據處理模塊、通信模塊。外部接口模塊：用於與外部設備進行連接；接收模塊：用於接收輸入的工件加工基本參數、砂輪及滾輪參數、砂輪軌跡，和接收硬體平臺檢測到的反饋信息；數據處理模塊：用於將輸入的參數進行數據計算，並翻譯成運動控制指令，對數據存儲；通信模塊：用於通過標準通訊協議與運動控制平臺進行數據交換。

所述運動控制平臺包括通信模塊、讀取模塊、伺服驅動控制接口模塊、I/O接口及接口電路模塊，與PC平臺通過通信模塊連接。通信模塊：用於通過標準通訊協議與PC平臺進行數據交換；讀取模塊：用於讀取從PC平臺傳輸的運動控制指令以及讀取硬體平臺檢測到的反饋信號；I/O接口及接口控制電路模塊：用於按照控制信號完成對硬體平臺中輔助設備的邏輯控制；伺服驅動控制接口模塊：用於與硬體平臺上的伺服驅動器的連接，並通過控制信號完成對伺服驅動器的控制。

所述硬體平臺包括伺服驅動器、與伺服驅動器相連的伺服電機、檢測元件。伺服驅動器：與運動控制平臺的伺服驅動控制接口模塊連接，將來自運動控制平臺的脈衝信號放大後送入伺服電機；伺服電機：用於執行伺服驅動器發送的控制信號，帶動刀具按照設置的參數和軌跡完成加工；檢測元件：與I/O接口及接口控制電路模塊相連，用於完成信號的檢測，並通過運動控制平臺發送到PC平臺。

進一步地，所述檢測元件為定位檢測元件，用於檢測工作軸的位置，並將位置信息通過I/O接口模塊反饋到PC平臺。

進一步地，所述硬體平臺還包括輔助設備，該輔助設備與I/O接口及接口控制電路模塊相連，用於完成輔助功能。

進一步地，所述輔助設備還包括液壓泵、冷卻液泵。

本發明提供的成型砂輪修形控制系統，通過模塊化的系統設計，降低了模塊之間的耦合性，便於模塊的移植、替換和升級；通過輸入軌跡曲線，不需要根據不同的加工需求製作靠模；當砂輪磨損後，控制系統根據參數設計完成滾輪對砂輪的修形；通過PC平臺實現了人機互動，操作簡便、開放性好；通過軌跡算法，對參數進行計算處理，實現了修形精度高、效率高。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構示意圖。

具體實施方式

本發明所要解決的技術問題是實現成型砂輪修形的智能化，提高工作的質量和效率的目的。

為了更好地理解本發明的技術方案，下面結合說明書附圖以及具體實施方式詳細說明該技術方案。

圖1是本發明的系統結構示意圖，該系統包括三個平臺，即PC平臺、運動控制平臺、硬體平臺。

PC平臺實現了人機互動功能，包括外部接口模塊、接收模塊、數據處理模塊、通信模塊。PC平臺負責管理參數及數據的處理，獲取並處理反饋信號，監控運動控制平臺的運行狀況。PC平臺與運動控制平臺通過各自的通信模塊進行數據交換，通信模塊採用標準通信協議負責在加工過程中PC平臺與運動控制平臺進行實時通信，並接收反饋以做出補償指令。

運動控制平臺包括通信模塊、讀取模塊、伺服驅動控制接口模塊、I/O接口及接口電路模塊，負責接收來自PC平臺的指令，它需要將這種信號轉化為能夠驅動伺服電機的控制信號，讓其完成伺服控制、路徑規劃等任務；還要接收硬體平臺反饋的檢測信息，它需要將反饋的檢測信息傳輸到PC平臺。

硬體平臺負責完成工件的物理加工以及加工過程中的輔助功能和檢測功能，包括伺服驅動器、與伺服驅動器相連的伺服電機、檢測元件，還可以包括輔助設備。

具體實施方式如下：用戶通過PC平臺提供的人機互動功能，如外部接口模塊與滑鼠、鍵盤等外部設備進行連接，便於用戶的輸入參數。接收模塊負責接收用戶輸入各種參數，包括工件加工基本參數（如法向模數、齒數、法向壓力角、頂圓直徑、分圓直徑等）、速度參數（如各軸速度限制、自由運動速度、加減速過程參數等）、砂輪及滾輪參數（如砂輪直徑、砂輪厚度、滾輪高度補償等），還可以通過CAD工作站規劃修形軌跡並自動生成NC代碼，這些參數與實際加工息息相關，是用戶調整較多的參數。用戶輸入的零件參數和NC代碼需要數據處理模塊翻譯成能夠被運動控制平臺識別的運動控制指令，並保存數據，並通過通信模塊將運動控制指令發送到運動控制平臺，以實現運動控制及加工。

運動控制平臺中的讀取模塊讀取通過通信模塊傳輸的運動控制指令，並發送到I/O接口及接口控制電路模塊和伺服驅動控制接口模塊，按照控制指令完成對硬體平臺的控制。

其中，與運動控制平臺上的伺服驅動控制接口模塊相連的伺服驅動器，將脈衝信號放到後送入伺服電機，伺服電機執行控制信號，帶動刀具按照設定的參數和軌跡曲線完成工件加工。檢測元件和輔助設備按照I/O接口及接口控制電路模塊的邏輯控制，完成檢測功能和輔助功能。

檢測元件將檢測到的信息，如位置信號通過I/O接口模塊發送到運動控制平臺，並被讀取模塊接收，通過通信模塊將檢測信息反饋到PC平臺；接收模塊接收到反饋的檢測信息，完成對其補償指令，監測運動控制平臺的狀態。

優選地，檢測元件為定位檢測元件，檢測工作軸的位置，並將檢測的位置信息通過I/O接口模塊反饋到PC平臺。

優選地，輔助設備可以包括液壓泵、冷卻液泵，通過I/O接口及接口控制電路模塊的邏輯控制完成輔助功能。

採用本發明提供的一種成型砂輪修形控制系統，能夠通過模塊化的系統設計，降低了模塊之間的耦合性，便於模塊的移植、替換和升級；通過輸入軌跡曲線，不需要根據不同的加工需求製作靠模；當砂輪磨損後，控制系統根據參數設計完成滾輪對砂輪的修形；通過PC平臺實現了人機互動，操作簡便、開放性好；通過軌跡算法，對參數進行計算處理，實現了修形精度高、效率高。

本發明並不局限於上述實施方式，本領域技術人員在本發明技術構思的啟發下，在不脫離發明內容的基礎上，還可以對上述成型砂輪修形控制系統做出各種改進，這仍然落在本發明的保護範圍之內。