專利名稱：可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的elid磨削在線電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，屬于機(jī)械精密加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在線電解修整砂輪(ELID)精密鏡面磨削是近10來(lái)年從日本發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)磨削新技術(shù)，在世界范圍內(nèi)備受重視。ELID磨削加工技術(shù)作為一種超精密加工技術(shù)在高溫合金、鎢鑰合金、鈦合金、軸承鋼等多種難加工材料的超精密鏡面加工方面具有重要的意義。在ELID磨削加工過(guò)程中，電極與砂輪間的間隙調(diào)整是影響金屬結(jié)合劑砂輪電解修銳效果和氧化膜生成質(zhì)量的重要因素，它決定磨削狀態(tài)的好壞，影響加工工件的表面質(zhì)量。電極間隙過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電解效果變差，不能對(duì)砂輪進(jìn)行在線修銳；過(guò)小則易形成短路，產(chǎn)生尖端放電，對(duì)砂輪和電極造成損壞。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)得知，電極間隙控制在0.5 1.5mm時(shí)可獲得最佳的電解效果。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有ELID磨削在線電解裝置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度差、難以保證間隙均勻性等方面的不足，實(shí)現(xiàn)電極間隙自動(dòng)定位調(diào)整功能，本實(shí)用新型提供一種可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的裝置包括高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10，滾珠絲杠11，滑臺(tái)12，電極14，24V直流電源2，PLC控制器I，位移傳感器15，位移傳感器1113，人機(jī)界面文本顯示器9，如圖2所示，所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10固定在磨床主軸的正上方，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10走向?yàn)樨Q直，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10上方，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8轉(zhuǎn)軸作為滾珠絲杠11的螺桿，滑臺(tái)12上固定有滾珠絲杠11的螺母，滑臺(tái)12的材質(zhì)為工程塑料，以保證電極的電氣絕緣。高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)12沿滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10上下滑動(dòng)。電極14固定在滑臺(tái)12上，同時(shí)在電極14的正中心設(shè)有傳感器固定孔，傳感器固定孔正對(duì)磨床主軸中心線，傳感器固定孔上安裝有用于測(cè)量電極與砂輪間隙的位移傳感器1113，砂輪的圓周外圍還設(shè)置有用于檢測(cè)砂輪外形圓度的位移傳感器15。PLC控制器I采用直流供電，PLC控制器I輸入端連接位移傳感器15、位移傳感器II13，24V直流電源2 ;PLC控制器I的輸出端連接高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8和人機(jī)界面文本顯示器9。脈沖電源負(fù)極接口 3接外置直流脈沖電源負(fù)極，脈沖電源正極接口 7接外置直流脈沖電源正極，電解磨削液供給接口 4連接機(jī)床磨削液供給泵。所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10通過(guò)螺釘垂直固定在機(jī)床主軸單元的正上方。所述高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)螺栓固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10正上方。所述電極14通過(guò)緊定螺釘固定在滑臺(tái)12上。所述裝置中滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10，滾珠絲杠11，滑臺(tái)12，位移傳感器15，位移傳感器II13，電極14，砂輪15封閉在不銹鋼遮罩6中。所述裝置中24V直流電源2，PLC控制器I和人機(jī)界面文本顯示器9固定在不銹鋼遮罩6上方。該電解裝置具有電極間隙自動(dòng)定位功能，機(jī)械部分采用了滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌來(lái)導(dǎo)向，采用高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，采用滾珠絲杠傳動(dòng)，減小摩擦，保證其傳動(dòng)精度?？刂撇糠植捎肞LC閉環(huán)控制，以PLC控制器為核心，包括步進(jìn)電機(jī)、位移傳感器、24V直流電源及人機(jī)界面文本顯示器等部件。在電解過(guò)程中，隨著砂輪的磨損，砂輪和電極的間隙即被控量會(huì)發(fā)生改變，位移傳感器將被控量檢測(cè)傳遞給單片機(jī)，PLC控制器根據(jù)預(yù)設(shè)值，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)整被控量，再通過(guò)位移傳感器將調(diào)整位置信息反饋給PLC控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使其具有電極間隙自動(dòng)定位功能，通過(guò)文本顯示器實(shí)時(shí)顯示被控量。本實(shí)用新型的有益效果是，步進(jìn)電機(jī)主軸直接作為滾珠絲杠的螺桿，同時(shí)采用滾珠絲杠直接驅(qū)動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，占用機(jī)床空間小，可以實(shí)現(xiàn)電極間隙微調(diào)；采用滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌來(lái)導(dǎo)向，導(dǎo)向精度高，從而確保電極與砂輪間隙的均勻性；采用PLC閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)在磨削加工過(guò)程中，電極與砂輪間隙的自動(dòng)定位調(diào)整，減小加工過(guò)程中人為因素的影響，從而滿足大尺寸或大磨削余量工件的加工要求，優(yōu)化ELID磨削加工工藝系統(tǒng)的整體性能；電解裝置采用PLC閉環(huán)控制，可靠性好，精確度高，為實(shí)現(xiàn)ELID磨削專用數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)研究奠定基礎(chǔ)。

圖1ELID磨削在線電解裝置閉環(huán)控制原理圖；圖2ELID磨削在線電解裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1_PLC控制器，2-24V直流電源，3-脈沖電源負(fù)極接口，4-電解磨削液接口，5-位移傳感器I，6-不銹鋼遮罩，7-脈沖電源正極接口，8-高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)，9-人機(jī)界面文本顯示器，10-滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌，11-滾珠絲杠，12-滑臺(tái)，13-位移傳感器II，14-電極，15-砂輪。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)于本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)施例中的裝置包括高分辨率合式步進(jìn)電機(jī)8，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10，滾珠絲杠11，滑臺(tái)12，電極14，24V直流電源2，PLC控制器1，位移傳感器15，位移傳感器II13，人機(jī)界面文本顯示器9，所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10固定在磨床主軸的正上方，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10走向?yàn)樨Q直，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10上方，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8轉(zhuǎn)軸作為滾珠絲杠11的螺桿，滑臺(tái)12上固定有滾珠絲杠11的螺母，滑臺(tái)12的材質(zhì)為工程塑料，以保證電極的電氣絕緣。高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)12沿滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10上下滑動(dòng)。電極14固定在滑臺(tái)12上，同時(shí)在電極14的正中心設(shè)有傳感器固定孔，傳感器固定孔正對(duì)磨床主軸中心線，傳感器固定孔上安裝有用于測(cè)量電極與砂輪間隙的位移傳感器1113，砂輪的圓周外圍還設(shè)置有用于檢測(cè)砂輪外形圓度的位移傳感器15，PLC控制器I采用直流供電，PLC控制器I輸入端連接位移傳感器15、位移傳感器II13，24V直流電源2 ;PLC控制器I的輸出端連接高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8和人機(jī)界面文本顯示器9。脈沖電源負(fù)極接口 3接外置直流脈沖電源負(fù)極，脈沖電源正極接口 7接外置直流脈沖電源正極，電解磨削液供給接口 4連接機(jī)床磨削液供給泵。所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10通過(guò)螺釘垂直固定在機(jī)床主軸單元的正上方。所述高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)螺栓固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10正上方。所述電極14通過(guò)緊定螺釘固定在滑臺(tái)12上。所述裝置中滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10，滾珠絲杠11，滑臺(tái)12，位移傳感器15，位移傳感器1113，電極14，砂輪15封閉在不銹鋼遮罩6中。所述裝置中24V直流電源2，PLC控制器I和人機(jī)界面文本顯示器9固定在不銹鋼遮罩6上方。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:如圖1所示為實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的原理圖，在電解過(guò)程中，隨著砂輪的磨損，電極14與砂輪15的間隙即被控量會(huì)發(fā)生改變，位移傳感器15通過(guò)檢測(cè)被控量將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再通過(guò)PLC控制器I中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)程序中預(yù)設(shè)的間隙值，通過(guò)驅(qū)動(dòng)高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠11帶動(dòng)滑臺(tái)12沿著滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌10上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電極14的上下運(yùn)動(dòng)以調(diào)整被控量。同時(shí)，位移傳感器15再通過(guò)檢測(cè)調(diào)整后的被控量，按照上述步驟反饋給PLC控制器1，使被控量控制在允許的范圍內(nèi)，通過(guò)人機(jī)界面文本顯示器9實(shí)時(shí)顯示被控量，從而最終實(shí)現(xiàn)電極間隙的閉環(huán)控制。
權(quán)利要求1.可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于: 其包括高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)，滾珠絲杠(11)，滑臺(tái)(12)，電極(14)，24V直流電源(2)，PLC控制器(I)，位移傳感器I (5)，位移傳感器11(13)，人機(jī)界面文本顯示器(9);所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)固定在磨床主軸的正上方，滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)走向?yàn)樨Q直，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)上方，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)轉(zhuǎn)軸作為滾珠絲杠(11)的螺桿，滑臺(tái)(12)上固定有滾珠絲杠(11)的螺母，滑臺(tái)(12)的材質(zhì)為工程塑料，以保證電極的電氣絕緣；高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)(12)沿滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)上下滑動(dòng)；電極(14)固定在滑臺(tái)(12)上，同時(shí)在電極(14)的正中心設(shè)有傳感器固定孔，傳感器固定孔正對(duì)磨床主軸中心線，傳感器固定孔上安裝有用于測(cè)量電極與砂輪間隙的位移傳感器11( 13)，磨床砂輪的圓周外圍還設(shè)置有用于檢測(cè)砂輪外形圓度的位移傳感器I (5);PLC控制器(I)采用直流供電，PLC控制器(I)輸入端連接位移傳感器I (5)、位移傳感器II (13)，24V直流電源(2);PLC控制器(I)的輸出端連接高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)和人機(jī)界面文本顯示器(9);脈沖電源負(fù)極接口(3)接外置直流脈沖電源負(fù)極，脈沖電源正極接口(7)接外置直流脈沖電源正極，電解磨削液供給接口(4)連接機(jī)床磨削液供給泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于:所述滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)通過(guò)螺釘垂直固定在機(jī)床主軸單元的正上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于:所述高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)通過(guò)螺栓固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)正上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于:所述電極(14)通過(guò)緊定螺釘固定在滑臺(tái)(12)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于:所述裝置中滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)，滾珠絲杠(11)，滑臺(tái)(12)，位移傳感器I (5)，位移傳感器II (13)，電極(14)，砂輪(15)封閉在不銹鋼遮罩(6)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，其特征在于:所述裝置中24V直流電源(2)，PLC控制器(I)和人機(jī)界面文本顯示器(9)固定在不銹鋼遮罩(6)上方。
專利摘要可實(shí)現(xiàn)電極間隙閉環(huán)控制的ELID磨削在線電解裝置，屬機(jī)械精密加工技術(shù)領(lǐng)域?；瑒?dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)固定在磨床主軸正上方，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)固定在滑動(dòng)摩擦矩形導(dǎo)軌(10)上方，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)轉(zhuǎn)軸作為滾珠絲杠(11)的螺桿，滑臺(tái)(12)上固定有滾珠絲杠(11)的螺母。電極(14)固定在滑臺(tái)(12)上，在電極(14)的正中心設(shè)有傳感器固定孔，安裝有傳感器II(13)，還設(shè)置有用于檢測(cè)砂輪外形的圓度位移傳感器I(5)，PLC控制器(1)連接位移傳感器I(5)、位移傳感器II(13)，高分辨率混合式步進(jìn)電機(jī)(8)和人機(jī)界面文本顯示器(9)；本實(shí)用新型可靠性高，精確度高，為實(shí)現(xiàn)ELID磨削專用數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)研究奠定基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)C25F7/00GK202945359SQ201220645500
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者關(guān)佳亮, 王志偉, 李彩琴 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)