專利名稱：一種數(shù)控磨邊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于用于磨削工件邊緣或斜面或去毛刺的裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控 磨邊機(jī)。本實(shí)用新型適用于玻璃深加工行業(yè)，主要用于玻璃周邊的精密磨削，如手機(jī)屏、MP3 屏、手表面玻璃、各種光學(xué)玻璃等，通過(guò)周邊磨削使其外型尺寸精確，邊沿光滑。
技術(shù)背景當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械制造設(shè)備，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備引入數(shù)控技術(shù)后， 其應(yīng)用范圍加大、加工的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工設(shè)備中最重要的設(shè)備之一，隨著玻璃深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和 壯大，巿場(chǎng)對(duì)玻璃磨邊機(jī)的需求越來(lái)越大，傳統(tǒng)的磨邊機(jī)是通過(guò)靠模(也稱靠模仿形機(jī))來(lái) 控制被磨削產(chǎn)品的形狀，它利用產(chǎn)品模板定位，可磨削異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜 邊等.。在靠模仿形機(jī)中工件旋轉(zhuǎn)軸使用三相交流電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)夾緊在該軸上的工件 旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)靠模機(jī)構(gòu)與作直線運(yùn)動(dòng)的磨頭進(jìn)給軸之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磨頭對(duì)工件周邊的磨削 加工。傳統(tǒng)的靠模加工方式在加工產(chǎn)品前需要制作專門(mén)的產(chǎn)品模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時(shí)，模 板制作與管理費(fèi)用高、更換模板麻煩，因此這種機(jī)型只適用于生產(chǎn)品種不多、精度要求不高、 需要大批量生產(chǎn)的玻璃加工。同時(shí)，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)日常生活用品的品質(zhì)要求更加完美和更有個(gè)性 化外觀，傳統(tǒng)的機(jī)械式靠模磨邊機(jī)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些要求。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN2551396公開(kāi)了名稱為《離心力自動(dòng)定心磨邊機(jī)》的實(shí)用新型的專利技 術(shù)。該專利技術(shù)涉及一種加工光學(xué)透鏡的離心力自動(dòng)定心磨邊機(jī)，其特點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)在主軸 箱內(nèi)安裝有萬(wàn)向軸和兩個(gè)超越離合器，利用超越離合器的單向傳動(dòng)性能，構(gòu)造出兩條相互隔 離的傳動(dòng)鏈，即高速離心自動(dòng)定中心傳動(dòng)鏈和低速磨邊及倒角傳動(dòng)鏈。高速離心定中心是先 由彈簧設(shè)定的弱壓托住鏡片，再啟動(dòng)變速電機(jī)，帶動(dòng)鏡片軸和夾緊箍卡軸同步高速旋轉(zhuǎn)，利 用鏡片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定中心；低速傳動(dòng)鏈由變頻調(diào)速電機(jī)控制，用于 磨邊和倒角。本實(shí)用新型與現(xiàn)有機(jī)械定心磨邊機(jī)相比，具有定中心快速、準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。該磨邊機(jī)仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式靠模方式控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)控磨邊機(jī)。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)，包括床身、拖板、磨頭架、工作臺(tái)、工件夾緊裝置、伺服電 機(jī)、電源，還包括用于控制磨邊機(jī)工作的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)包括電腦控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)
單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元、系統(tǒng)軟件；電腦控制單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī) 界面單元、系統(tǒng)供電單元連接，系統(tǒng)供電單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元連接，系 統(tǒng)軟件安裝在電腦控制單元中。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)中的工作臺(tái)安裝在床身上，工作臺(tái)上的C軸伺服電機(jī)與傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)、工件夾緊裝置連接，工件夾緊裝置夾緊工件。X軸伺服電機(jī)與拖板連接，磨頭架固定在 拖板上，磨頭安裝在磨頭架中與三相交流異步電機(jī)連接。三相交流異歩電機(jī)固定在床身上。Z 軸伺服電機(jī)固定在床身上。C軸伺服電機(jī)、X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)分別與數(shù)控系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)單 元、伺服電機(jī)、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡相連接，運(yùn)動(dòng)控制卡與輸出接口卡、c軸驅(qū)動(dòng)器、x軸驅(qū)動(dòng)器、z軸驅(qū)動(dòng)器相連接，c軸驅(qū)動(dòng)器與c軸伺服 電機(jī)相連接，x軸驅(qū)動(dòng)器與x軸伺服電機(jī)相連接，z軸驅(qū)動(dòng)器與z軸伺服電機(jī)相連接，帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連接，系統(tǒng)軟件安裝在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中。安裝在磨邊機(jī)床身上的伺服電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)控制， 一個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)件帶動(dòng)加 工零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)件帶動(dòng)磨頭作直線運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)電機(jī)的構(gòu) 成聯(lián)動(dòng)關(guān)系，它們的聯(lián)動(dòng)可產(chǎn)生直線、圓弧、橢圓曲線，從而加工出各種異型零件。本實(shí)用新型數(shù)控磨邊機(jī)采用兩個(gè)伺服電機(jī)， 一個(gè)控制工件旋轉(zhuǎn)軸， 一個(gè)控制磨頭直線軸； 兩個(gè)電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)控制下，按插補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)直線、圓弧、橢圓曲線加工；數(shù)控系統(tǒng)的C 軸伺服電機(jī)帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；數(shù)控系統(tǒng)的X軸伺服電機(jī)帶動(dòng)磨頭直線運(yùn)動(dòng)；X軸與C軸 構(gòu)成聯(lián)動(dòng)關(guān)系，由數(shù)控系統(tǒng)按插補(bǔ)算法統(tǒng)一控制，完成對(duì)工件的磨削過(guò)程。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)在加工零件時(shí)無(wú)須使用靠模，在數(shù)控系統(tǒng)上直接繪圖輸入各種 異型零件圖形后，即可加工出相應(yīng)的零件。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工各種由直線、圓弧和橢圓構(gòu)成的異型零件， 人機(jī)界面友好、操作方便；系統(tǒng)軟硬件基于通用PC平臺(tái)，能很好的利用PC平臺(tái)現(xiàn)有的各種 資源，使系統(tǒng)擴(kuò)展軟硬件功能非常方便；數(shù)控系統(tǒng)提供直線、圓弧、橢圓的作圖工具，用戶 根據(jù)自己的需要可在屏幕上直接畫(huà)出零件圖案，通過(guò)系統(tǒng)仿真，即可自動(dòng)加工出合格的產(chǎn)品；并可將零件圖案按編號(hào)保存在系統(tǒng)中；也可對(duì)零件圖案形狀及工藝過(guò)程進(jìn)行修改；系統(tǒng)還具有手動(dòng)操作、參數(shù)設(shè)置、接口測(cè)試等功能。本實(shí)用新型把玻璃加工磨削過(guò)程由過(guò)去的靠模仿形控制方式變換成直接數(shù)字控制，提高 了產(chǎn)品形狀的一致性和精度，同時(shí)降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。省去了用來(lái)實(shí)施仿形控制的形狀 復(fù)雜、精度要求高、加工費(fèi)時(shí)、制造成本相對(duì)較高的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)及零部件。工作時(shí)，操作 者僅需按動(dòng)按鈕即可進(jìn)行全自動(dòng)加工，降低了工作量，使得玻璃產(chǎn)品周邊磨削變得非常方便， 有較好的市場(chǎng)前景。

圖1為本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖 圖3為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)工作流程圖 圖4為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的工作過(guò)程原理圖圖中 l.C軸伺服電機(jī) 2.Z軸伺服電機(jī) 3.X軸伺服電機(jī) 4.床身 5.工作 臺(tái) 6.拖板 7.磨頭 8.三相交流異步電機(jī) 9.工件 IO.滾珠絲杠 U珠絲 杠 12.工件夾緊裝置 14.數(shù)控系統(tǒng) 20.彩色液晶顯示器 21..工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 22.運(yùn)動(dòng)控制卡 23.輸出接口卡 24.C軸驅(qū)動(dòng)器 25.Z軸驅(qū)動(dòng)器 26. X軸驅(qū)動(dòng)器 27.開(kāi)關(guān)電源 28壓器及整流板具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型的數(shù) 控磨邊機(jī)包括床身4、拖板6、磨頭架7、工作臺(tái)5、工件夾緊裝置12、 C軸伺服電機(jī)l、)(軸 伺服電機(jī)3、 Z軸伺服電機(jī)2、電源，還包括用于控制磨邊機(jī)工作的數(shù)控系統(tǒng)14;工作臺(tái)5安裝在床身4上，工作臺(tái)5上的C軸伺服電機(jī)1與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工件夾緊裝置12 連接，工件夾緊裝置12夾緊工件9。 X軸伺服電機(jī)3與拖板6連接，磨頭架7固定在拖板6 上，磨頭安裝在磨頭架7中與三相交流異步電機(jī)8連接。三相交流異步電機(jī)8固定在床身4 上。Z軸伺服電機(jī)2固定在床身4上。C軸伺服電機(jī)l、 X軸伺服電機(jī)3、 Z軸伺服電機(jī)2分別 與數(shù)控系統(tǒng)14連接。工作臺(tái)5上的C軸伺服電機(jī)1經(jīng)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)工件夾緊裝置12，從而帶動(dòng)工件夾緊裝置 12上夾緊的工件9旋轉(zhuǎn)。X軸伺服電機(jī)3通過(guò)滾珠絲杠10帶動(dòng)拖板6作前后直線運(yùn)動(dòng)，磨頭 架7固定在拖板6上，固定在床身4上的三相交流異步電機(jī)8通過(guò)皮帶輪、皮帶帶動(dòng)磨頭架 7中的磨頭高速旋轉(zhuǎn)。Z軸伺服電機(jī)2通過(guò)滾珠絲杠11帶動(dòng)工作臺(tái)5，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)5左右直 線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)C軸伺服電機(jī)1旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)工件9旋轉(zhuǎn).當(dāng)工件9旋轉(zhuǎn)一定角度的同時(shí)，X軸伺服 電機(jī)3帶動(dòng)磨頭根據(jù)控制算法移動(dòng)相應(yīng)的距離；此時(shí)，磨頭的外圓和工件9的外邊沿有一相 切點(diǎn)，該點(diǎn)就是磨削點(diǎn)。圖2為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型 的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)14，包括電腦控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元。
電腦控制單元包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC) 21、運(yùn)動(dòng)控制卡22和輸出接口卡23;伺服驅(qū)動(dòng)單 元包括C軸驅(qū)動(dòng)器24和C軸伺服電機(jī)1、 X軸驅(qū)動(dòng)器26和X軸伺服電機(jī)3、 Z軸驅(qū)動(dòng)器25和 Z軸伺服電機(jī)2， C'軸、X軸、Z軸的伺服電機(jī)可根據(jù)需要選用步進(jìn)電機(jī)或交(直)流伺服電 機(jī)；人機(jī)界面單元包括帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器20;系統(tǒng)供電單元包括開(kāi)關(guān)電源27 和變壓器及整流板28。圖3為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型所述 的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的工作流程為磨邊機(jī)數(shù)控系統(tǒng)加電后首先進(jìn)行初始化，系統(tǒng)軟件初始 化完成后，開(kāi)始裝配數(shù)據(jù)和模塊，并配置運(yùn)動(dòng)控制卡以及與之相連的各種設(shè)備；配置結(jié)束后，進(jìn)行系統(tǒng)完整性測(cè)試，驗(yàn)證各設(shè)備狀態(tài)，通過(guò)測(cè)試后，系統(tǒng)軟件啟動(dòng)完畢，進(jìn)入工作狀態(tài)。通過(guò)總控調(diào)度模塊調(diào)度整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；依據(jù)用戶的操作，讀取來(lái)自觸摸屏的信號(hào)，并 選擇相應(yīng)的功能模塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作；運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)軟件指令對(duì)伺服電機(jī)和磨邊機(jī)上的相 關(guān)點(diǎn)實(shí)施控制，并對(duì)磨邊機(jī)的各種狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。用戶加工程序的輸入采用可視化圖形 輸入方式，所見(jiàn)即所得。用戶可直接在觸摸屏上繪圖輸入零件圖案，軟件內(nèi)部對(duì)用戶設(shè)計(jì)的 圖案自動(dòng)計(jì)算與分割，并生成加工數(shù)據(jù)，以文件形式保存在系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。用戶設(shè)計(jì)好零件圖案后，需自動(dòng)加工，則調(diào)用自動(dòng)運(yùn)行模塊；用戶調(diào)試、檢修磨邊機(jī)， 則調(diào)用手動(dòng)操作模塊；用戶設(shè)置或修改參數(shù)，則調(diào)用參數(shù)設(shè)置模塊；用戶檢測(cè)系統(tǒng)硬件及外 部電氣元件，則調(diào)用接口測(cè)試模塊；系統(tǒng)運(yùn)行期間如發(fā)生錯(cuò)誤，則在液晶屏上顯示報(bào)警信息。系統(tǒng)，續(xù)運(yùn)行直至關(guān)機(jī)，正常關(guān)機(jī)前將保存當(dāng)前設(shè)置，并將數(shù)據(jù)和配置文件寫(xiě)入系統(tǒng)的 內(nèi)置存儲(chǔ)器。圖4為本實(shí)用新型的磨邊機(jī)的工作過(guò)程原理圖，從圖中可以看出，圖中大圓表示磨頭， 左邊的方表示工件。工件軸C帶動(dòng)工件按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，控制軸X帶動(dòng)作為磨頭的砂輪作 直線運(yùn)動(dòng)，磨頭的外圓和工件的外邊沿相切，切點(diǎn)就是工件的被磨削點(diǎn)，這樣兩軸聯(lián)動(dòng)就能 對(duì)工件的周邊磨削加工。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控磨邊機(jī)，包括床身、拖板、磨頭架、工作臺(tái)、工件夾緊裝置、伺服電機(jī)、電源，其特征在于所述的數(shù)控磨邊機(jī)還包括用于控制磨邊機(jī)工作的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)包括電腦控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元、系統(tǒng)軟件；電腦控制單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元連接，系統(tǒng)供電單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元連接，系統(tǒng)軟件安裝在電腦控制單元中；所述的數(shù)控磨邊機(jī)的工作臺(tái)安裝在床身(4)上，工作臺(tái)(5)上的C軸伺服電機(jī)(1)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工件夾緊裝置(12)連接，工件夾緊裝置(12)夾緊工件(9)；X軸伺服電機(jī)(3)與拖板連接，磨頭架(7)固定在拖板(6)上，磨頭安裝在磨頭架中與三相交流異步電機(jī)連接；三相交流異步電機(jī)固定在床身(4)上；Z軸伺服電機(jī)(2)固定在床身(4)上；C軸伺服電機(jī)(1)、X軸伺服電機(jī)(3)、Z軸伺服電機(jī)(2)分別與數(shù)控系統(tǒng)(14)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)控磨邊機(jī)，其特征在于所述的數(shù)控系統(tǒng)(14)的電腦控制單元包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(21)、運(yùn)動(dòng)控制卡(22)和輸出接口卡(23)，伺服驅(qū)動(dòng)單元包括C軸 驅(qū)動(dòng)器(24)和C軸伺服電機(jī)(1)、 X軸驅(qū)動(dòng)器(26)和X軸伺服電機(jī)(3)、 Z軸驅(qū)動(dòng)器(25) 和Z軸伺服電機(jī)(2),人機(jī)界面單元包括帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器(20)，系統(tǒng)供電單 元包括開(kāi)關(guān)電源(27)和變壓器及整流板〔28);工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(21)與運(yùn)動(dòng)控制卡(22) 相連接，運(yùn)動(dòng)控制卡(22)與輸出接口卡(23)相連接，運(yùn)動(dòng)控制卡(22)與C軸驅(qū)動(dòng)器(24)、 X軸驅(qū)動(dòng)器(26)、 Z軸驅(qū)動(dòng)器(25)相連接，C軸驅(qū)動(dòng)器(24)與C軸伺服電機(jī)(1)相連接， X軸驅(qū)動(dòng)器(26)與X軸伺服電機(jī)(3)相連接，Z軸驅(qū)動(dòng)器(25)與Z軸伺服電機(jī)(2)相連 接，帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器(20)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(21)相連接，系統(tǒng)軟件安裝 在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(21)中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種數(shù)控磨邊機(jī)，本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)包括用于控制磨邊機(jī)工作的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)包括電腦控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元、系統(tǒng)軟件；電腦控制單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元連接，系統(tǒng)供電單元分別與伺服驅(qū)動(dòng)單元、人機(jī)界面單元連接，系統(tǒng)軟件安裝在電腦控制單元中。本實(shí)用新型的數(shù)控磨邊機(jī)可以輕松實(shí)現(xiàn)異型玻璃零件的直線、圓弧和橢圓自動(dòng)加工，人機(jī)界面友好、操作方便、編程簡(jiǎn)單，加工精度高，速度快。
文檔編號(hào)B24B9/06GK201049432SQ200720080149
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者玲 劉, 方浩舟, 杰 李, 楊奕昕, 王泓仁, 袁敏娟, 趙毅忠, 趙逸鳴 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五八研究所