技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種砂帶磨削裝置，特別涉及可編程磨削力控制的柔性砂帶磨削裝置，適用于如汽輪機(jī)葉片等復(fù)雜曲面型面的磨削加工。

背景技術(shù)

由于功能特殊性以及現(xiàn)代社會(huì)對(duì)產(chǎn)品外觀(guān)造型越來(lái)越高的要求，復(fù)雜曲面型面在機(jī)械制造業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用，然而復(fù)雜曲面型面的光整加工一直是瓶頸性的工藝難題。

近年來(lái)，陸續(xù)推出了一些有關(guān)曲面磨削的專(zhuān)利技術(shù)，例如：由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公告的200710019843.6專(zhuān)利技術(shù)“汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床及其操控方法”以及200820238217.6專(zhuān)利技術(shù)“汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床”等砂帶磨削設(shè)備，未考慮砂帶磨削是屬于一種柔性磨削，往往在磨削過(guò)程中受磨削力波動(dòng)會(huì)在磨削工件表面留下磨削刀痕，不能保證得到磨削工件表面理想的磨削質(zhì)量。

由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公告的200810237238.0專(zhuān)利技術(shù)“一種帶反饋的壓力可調(diào)的浮動(dòng)砂帶磨削裝置”，雖然通過(guò)由氣缸和補(bǔ)償彈簧組成的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)砂帶的恒力磨削，但只能按某特定的磨削力進(jìn)行磨削，未考慮磨削力會(huì)引起磨削工件變形，從而影響磨削加工精度。例如，汽輪機(jī)葉片出氣邊厚度較小，希望出氣邊磨削力小于進(jìn)氣邊磨削力，避免出氣邊磨削變形，影響葉片型面磨削精度。如何針對(duì)不同磨削工件或同一工件的不同部位采用不同的磨削力進(jìn)行磨削，如何根據(jù)磨削加工要求進(jìn)行磨削力編程及控制，在現(xiàn)有技術(shù)中均未提及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種可編程磨削力控制的砂帶磨削裝置，以滿(mǎn)足不同工況條件下砂帶磨削的磨削力編程和控制，保證磨削質(zhì)量。

為此本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明所述的砂帶磨削裝置由控制系統(tǒng)、比較單元、比例伺服元件、壓力缸、磨削裝置以及檢測(cè)單元組成；由檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際磨削力經(jīng)比較單元與控制系統(tǒng)發(fā)出的指令磨削力進(jìn)行比較，將其差值轉(zhuǎn)換為控制電流或電壓經(jīng)比例伺服元件進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，直至壓力缸控制的實(shí)際磨削力等于指令磨削力來(lái)驅(qū)動(dòng)磨削裝置進(jìn)行磨削作業(yè)。

本發(fā)明的砂帶磨削裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、基板、動(dòng)板、磨削輪系及砂帶、磨削力控制裝置、壓力氣缸、補(bǔ)償彈簧和砂帶張緊機(jī)構(gòu)組成；磨削輪系包含有驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪、接觸輪以及若干導(dǎo)向輪；驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪固定于基板，接觸輪、張緊輪固定于動(dòng)板；動(dòng)板與基板是通過(guò)兩根等長(zhǎng)連桿所構(gòu)成的平行四連桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈連接；壓力氣缸固定于磨削裝置的基板上方，補(bǔ)償彈簧一段固聯(lián)于基板，一段固聯(lián)于動(dòng)板。

在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明的磨削力控制裝置是按照下式實(shí)現(xiàn)磨削力的平衡：

式中，為氣缸控制壓力；為補(bǔ)償彈簧力；為動(dòng)板系統(tǒng)重力；為磨削力；為補(bǔ)償彈簧與垂直軸的夾角。

由于磨削過(guò)程動(dòng)板相對(duì)于基板屬微量移動(dòng)調(diào)節(jié)，因而可將補(bǔ)償彈簧力視為常量，并可設(shè)置使之滿(mǎn)足：

則

即磨削力等于系統(tǒng)控制力，其方向與系統(tǒng)控制力方向相反。

在上述平衡條件下，若接觸輪驅(qū)動(dòng)的砂帶磨削量較小，導(dǎo)致實(shí)際磨削力小于系統(tǒng)控制力，即<，此時(shí)磨削裝置在系統(tǒng)控制力作用下，由壓力氣缸的輸出桿驅(qū)動(dòng)著的動(dòng)板并推動(dòng)著磨削接觸輪向下移動(dòng)。隨著動(dòng)板的向下移動(dòng)，一方面使壓力氣缸腔體內(nèi)的容積空間加大，導(dǎo)致氣缸腔體內(nèi)的壓力減小，在氣動(dòng)控制回路中的壓力檢測(cè)元件檢測(cè)到系統(tǒng)壓力的變化，經(jīng)與指令壓力比較，通過(guò)比例伺服元件使系統(tǒng)壓力迅速恢復(fù)到所要求的控制壓力；另一方面由于動(dòng)板帶動(dòng)磨削接觸輪下移，導(dǎo)致砂帶磨削深度增加，磨削力增大，即>，又迫使動(dòng)板上移，直至滿(mǎn)足=平衡條件，此時(shí)由壓力氣缸輸出桿帶動(dòng)氣缸活塞上移，使氣缸腔體內(nèi)的容積空間減小，系統(tǒng)控制壓力增加，再經(jīng)比例伺服閥的調(diào)節(jié)作用，使系統(tǒng)控制壓力達(dá)到新的平衡。

本發(fā)明的任意磨削點(diǎn)指令磨削力通過(guò)二維或三維插值運(yùn)算求取，即在被磨削工件表面幾個(gè)已知關(guān)鍵點(diǎn)處給定所需磨削力大小，然后根據(jù)已知關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值以及給定的磨削力，通過(guò)二維（平面或平坦表面），三維（三維曲面）坐標(biāo)插值運(yùn)算求取任意磨削點(diǎn)的磨削力。

本發(fā)明的張緊輪設(shè)置在磨削砂帶的緊邊，在砂帶緊邊的導(dǎo)向輪軸上設(shè)置手動(dòng)調(diào)偏機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：1）通過(guò)磨削力控制調(diào)節(jié)裝置對(duì)砂帶磨削裝置的磨削力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使實(shí)際磨削力按指令磨削力進(jìn)行磨削作業(yè)，保證了工件表面的磨削質(zhì)量；2）指令磨削力可編程實(shí)現(xiàn)，可針對(duì)不同磨削工件或同一工件的不同部位采用不同的磨削力進(jìn)行磨削；3）任意磨削點(diǎn)的磨削力可根據(jù)給定的被磨削表面幾個(gè)已知關(guān)鍵點(diǎn)磨削力大小，通過(guò)二維或三維插值運(yùn)算求取，各磨削點(diǎn)磨削力過(guò)渡平滑，不會(huì)產(chǎn)生磨削力突變現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明