專利名稱：球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種自動化控制技術領域的方法，具體是一種高硬材料回轉(zhuǎn)球面 數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法。
背景技術：
高硬度高精度回轉(zhuǎn)球體是耐高溫、耐高壓、耐磨損球閥中的關鍵部件。這類球閥承 受的工作條件十分惡劣，為了提高其耐高溫和耐磨性能，通常在球閥球體表面噴涂具有很 高耐磨強度的WC、Ν 60等高硬度材料。另一方面，由于這種球閥一般都工作在高溫、高壓 環(huán)境中，密封要求也相當高，在這種情況下往往采用硬密封方式，在這種密封方式中，球體 的形狀精度(球度)和表面粗糙度要求就非常高，這就給表面精密加工帶來了更大的困難。 對于這種高硬度、高耐磨性材料一般都采用金剛石或CBN磨料磨具在專門的球面磨床上進 行精密磨削加工。由于待加工工件表面硬度高，在磨削加工中，往往把磨削進給量都控制得 比較低。但是，太低的磨削進給量，磨削效率就低。如果磨削進給量太大，當磨削進給量大 于磨削去除速率時，磨削壓力就會逐漸增大，最后導致砂輪或工件損壞，甚至損壞機床。所 以，自適應控制磨削進給速率和進給量，是提高高硬材料磨削效率和磨削質(zhì)量的有效途徑。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN1833817A，
公開日2006_9_20， 記載了一種自動檢測數(shù)控球面磨床，該技術主要是在球面機床上設有自動檢測裝置，實現(xiàn) 了工件在線自動檢測。然而，這類專用的數(shù)控球面磨床的檢測裝置僅僅是對被磨削工件尺 寸大小的檢測，而沒有實現(xiàn)磨削過程的控制。進一步檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN101172330A，
公開日2008-5-7，記載了一種 高硬度回轉(zhuǎn)球面數(shù)控精密磨削裝備，該技術主要介紹了高硬度回轉(zhuǎn)球面數(shù)控精密磨削裝備 的機械結(jié)構(gòu)，也未涉及磨削過程的適應控制的專利內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種球面數(shù)控精密磨削過程自適應控 制方法，通過檢測砂輪驅(qū)動電機的電流大小，并控制在高硬材料回轉(zhuǎn)球面磨削過程中磨削 進給深度(進給量)，使砂輪驅(qū)動電機的電流大小始終保持合適數(shù)值，即使砂輪架的進給深 度(進給量)與砂輪磨削加工時工件材料的去除率基本保持一致，以達到高效穩(wěn)定的磨削 加工效果。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明首先通過采集驅(qū)動電機在磨削加工過 程中的電流值并設定為加工電流閾值，在磨削加工工程中，電流閾值可以自動調(diào)整或在人 機界面上通過軟按鈕進行人工調(diào)整。在磨削加工過程中以砂輪架每循環(huán)進給1次作為一個 檢測周期，對砂輪驅(qū)動電機電流值進行檢測，根據(jù)連續(xù)5次砂輪驅(qū)動電機電流值求出電流 平均值并進行以下判斷a)當電流平均值小于加工電流閾值時加大砂輪架進給深度0.5μπι;b)當電流平均值在10個檢測周期內(nèi)內(nèi)與電流閾值相比保持基本相等時，保持砂輪架進給深度不變，在在10個循環(huán)周期內(nèi)與電流閾值相比保持基本相等時，提高電流閾值 0. IA ；c)當電流平均值大于加工電流閾值時減少砂輪架進給深度0. 5 μ m。所述的驅(qū)動電機是指安裝在MD6050數(shù)控精密球面磨床的砂輪架進給滑臺上帶 動砂輪旋轉(zhuǎn)的變頻電機。所述的砂輪架是指安裝在MD6050數(shù)控精密球面磨床的床身上帶動砂輪驅(qū)動電 機及其砂輪實現(xiàn)進給運動的機械裝置。所述的對砂輪驅(qū)動電機電流值進行檢測，具體通過以下步驟實現(xiàn)驅(qū)動電機由變 頻控制器控制，變頻控制器的輸出端與砂輪電機的輸入端連接，電流傳感器連接在變頻控 制器的輸出端，計算機控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集電流傳感器的電流值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化成 數(shù)字量，該數(shù)字量即代表砂輪驅(qū)動電機電流值。本發(fā)明具有以下特點及效果通過檢測高硬材料球面磨削時砂輪驅(qū)動電機的電流 大小及變化趨勢，控制砂輪架的進給深度(進給量)，使砂輪架進給深度(進給量)與被加 工工件的去處速率基本保持一致，從而避免磨削燒傷、砂輪損壞等現(xiàn)象發(fā)生，達到最佳的磨 削效果。該方法簡單，容易實現(xiàn)。


附圖為實施發(fā)明案例的控制流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖所示，本實施例具體包括以下步驟第一步、在MD6050數(shù)控精密球面磨床正面的右上方設計了計算機控制系統(tǒng)與觸 摸屏共享的人機界面，在界面上設計了砂輪轉(zhuǎn)速、進給速度、進給深度(進給量)、工件轉(zhuǎn)速 等各種磨削參數(shù)的設置、修改和顯示框；還設計了在磨削過程中砂輪驅(qū)動電機當前電流值 的動態(tài)顯示框、砂輪驅(qū)動電機電流閾值的顯示框、砂輪驅(qū)動電機電流閾值增加或減小的軟 按鈕。第二步，在正式磨削加工開始后，控制系統(tǒng)首先對砂輪驅(qū)動電機的當前電流值進 行采集，并自動設定為砂輪驅(qū)動電機磨削加工時電流閾值，并顯示在觸摸屏上；第三步、砂輪架每循環(huán)進給1次，控制系統(tǒng)檢測砂輪驅(qū)動電機電流值1次，連續(xù)檢 測5次，并計算砂輪磨削加工時驅(qū)動電機的電流平均值；第四步、把計算的電流平均值與自動設定的砂輪磨削加工時電流閾值進行比較， 當該電流平均值小于所設定的電流閾值，適當加快砂輪架進給深度(進給量)；當砂輪驅(qū)動 電機的電流平均值在10個檢測周期內(nèi)內(nèi)保持基本穩(wěn)定不變，說明磨削去除速率與進給深 度(進給量)基本相當，保持砂輪架進給深度(進給量)不變；當砂輪驅(qū)動電機的電流平均 值在在10個循環(huán)周期內(nèi)保持基本穩(wěn)定不變，自動提高砂輪驅(qū)動電機的電流閾值0. 1A，以提 高磨削效率；如果所檢測到的電流平均值逐漸大于所設定的砂輪磨削加工電流閾值，說明砂輪與工件之間的磨削壓力在逐漸增大，也說明砂輪架進給深度(進給量)太大或者是砂 輪逐漸變鈍，這時自動減小砂輪架進給深度(進給量)，以保持磨削加工的穩(wěn)定性；
第五步、在觸摸屏上通過軟按鈕對自動設定的電流閾值可以進行人工調(diào)節(jié)，即增 大或減小電流閾值，實現(xiàn)計算機和人之間的互動調(diào)整，增大控制系統(tǒng)的靈活性，以提高粗磨 和精磨不同磨削階段的磨削效率和穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征在于，在磨削加工開始后，首 先通過采集砂輪驅(qū)動電機在磨削過程中的電流值并設定為加工電流閾值，在磨削加工工程 中，電流閾值可以自動調(diào)整或在人機界面上通過軟按鈕進行人工調(diào)整，在磨削加工過程中 以砂輪架每循環(huán)進給1次作為一個檢測周期，對砂輪驅(qū)動電機電流值進行檢測，根據(jù)連續(xù)5 次砂輪驅(qū)動電機電流值求出電流平均值并進行以下判斷a)當電流平均值小于加工電流閾值時加大砂輪架進給深度；b)當電流平均值在10個檢測周期內(nèi)與電流閾值相比保持基本相等時，保持砂輪架進 給深度不變，c)當電流平均值在10個循環(huán)周期內(nèi)與電流閾值相比保持基本相等時，保持砂輪架進 給深度不變，適當提高電流閾值，以提高磨削效率；d)當電流平均值大于加工電流閾值時減少砂輪架進給深度。
2.根據(jù)權利要求1所述的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征是，所述的 砂輪驅(qū)動電機是指安裝在MD6050數(shù)控精密球面磨床的砂輪架進給滑臺上帶動砂輪旋轉(zhuǎn) 的變頻電機。
3.根據(jù)權利要求1所述的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征是，所述的 砂輪架是指安裝在MD6050數(shù)控精密球面磨床的床身上帶動砂輪驅(qū)動電機及其砂輪實現(xiàn) 進給運動的機械裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征是，所述的 對砂輪驅(qū)動電機電流值進行檢測，具體通過以下步驟實現(xiàn)驅(qū)動電機由變頻控制器控制，變 頻控制器的輸出端與砂輪電機的輸入端連接，電流傳感器連接在變頻控制器的輸出端，計 算機控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集電流傳感器的電流值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，該數(shù)字量 即代表砂輪驅(qū)動電機電流值，在磨削加工過程中以砂輪架每循環(huán)進給1次作為一個檢測周 期。
5.根據(jù)權利要求1所述的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征是，所述的 電流閾值可以自動調(diào)整，具體通過以下步驟實現(xiàn)在磨削過程中，當檢測的電流平均值在 連續(xù)10個循環(huán)時間內(nèi)與電流閾值相比保持基本相等時，計算機控制系統(tǒng)把電流閾值調(diào)高 0. 1A。
6.根據(jù)權利要求1所述的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，其特征是，所述的 在人機界面上通過軟按鈕進行人工調(diào)整，具體通過以下步驟實現(xiàn)在觸摸屏上電流閾值顯 示框的兩邊設計了兩個軟按鈕，一個軟按鈕為增加電流閾值按鈕，一個軟按鈕為降低電流 閾值按鈕，每按一下，電流閾值增加或降低0. 1A，通過軟按鈕對自動設定的電流閾值可以進 行人工調(diào)節(jié)，即增大或減小電流閾值，實現(xiàn)計算機和人之間的互動調(diào)整，增大控制系統(tǒng)的靈 活性。
全文摘要
一種自動化控制技術領域的球面數(shù)控精密磨削過程自適應控制方法，通過采集驅(qū)動電機在磨削加工過程中的電流值并設定為加工電流閾值，然后在加工過程中以砂輪架每循環(huán)進給1次作為一個檢測周期，對砂輪驅(qū)動電機電流值進行檢測，根據(jù)連續(xù)5次砂輪驅(qū)動電機電流值求出電流平均值并優(yōu)化判斷。本發(fā)明通過檢測砂輪驅(qū)動電機的電流大小，并控制在高硬材料回轉(zhuǎn)球面磨削過程中磨削進給深度(進給量)，使砂輪驅(qū)動電機的電流大小始終保持合適數(shù)值，即使砂輪架的進給深度(進給量)與砂輪磨削加工時工件材料的去除率基本保持一致，以達到高效穩(wěn)定的磨削加工效果。
文檔編號B24B51/00GK102059653SQ20101023087
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權日2010年7月20日
發(fā)明者侯海云, 卓育成, 李冬冬, 胡德金, 蔣天一, 許黎明 申請人:上海交通大學, 上海開維喜閥門集團有限公司