專利名稱：一種數(shù)控磨邊機(jī)及磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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)及磨削方法。本發(fā)明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，通過周邊磨削使其外型尺寸精確，邊沿光滑。
背景技術(shù)：
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，市場對玻璃磨邊機(jī)的需求越來越大，傳統(tǒng)的磨邊機(jī)是通過靠模(也稱靠模仿形機(jī))來 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)通過傳動裝置帶動夾緊在該軸上的工件 旋轉(zhuǎn)，并通過靠模機(jī)構(gòu)與作直線運(yùn)動的磨頭進(jìn)給軸之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)磨頭對工件周邊的磨削 加工。傳統(tǒng)的靠模加工方式在加工產(chǎn)品前需要制作專門的產(chǎn)品模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時，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，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，對日常生活用品的品質(zhì)要求更加完美和更有個性 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。
中國專利文獻(xiàn)CN2551396公開了名稱為《離心力自動定心磨邊機(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)透鏡的離心力自動定心磨邊機(jī)，其特點(diǎn)是傳動系統(tǒng)在主軸 箱內(nèi)安裝有萬向軸和兩個超越離合器，利用超越離合器的單向傳動性能，構(gòu)造出兩條相互隔 離的傳動鏈，即高速離心自動定中心傳動鏈和低速磨邊及倒角傳動鏈。高速離心定中心是先 由彈簧設(shè)定的弱壓托住鏡片，再啟動變速電機(jī)，帶動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)時離心力的作用，實(shí)現(xiàn)自動定中心；低速傳動鏈由變頻調(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)簡單， 傳動平穩(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
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控磨邊機(jī)，本發(fā)明另一個的目的是提供一種用于數(shù)控磨邊機(jī) 的磨削方法。
本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)，包括床身、拖板、磨頭架、工作臺、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。
本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)中的工作臺安裝在床身上，工作臺上的C軸伺服電機(jī)與傳動機(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。三相交流異步電機(jī)固定在床身上。Z軸 伺服電機(jī)固定在床身上?！?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。
本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，包括工業(yè)控制計算機(jī)、運(yùn)動控制卡、伺服驅(qū)動單元、 伺服電機(jī)、人機(jī)界面單元、系統(tǒng)供電單元。工業(yè)控制計算機(jī)與運(yùn)動控制卡相連接，運(yùn)動控制
卡與輸出接口卡、c軸驅(qū)動器、x軸驅(qū)動器、z軸驅(qū)動器相連接，c軸驅(qū)動器與c軸伺服電機(jī) 相連接，x軸驅(qū)動器與x軸伺服電機(jī)相連接，z軸驅(qū)動器與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)控制計算機(jī)相連接，系統(tǒng)軟件安裝在工業(yè)控制計算機(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， 一個伺服電機(jī)通過機(jī)械傳動件帶動加 工零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，另一個伺服電機(jī)通過機(jī)械傳動件帶動磨頭作直線運(yùn)動，這兩個電機(jī)的構(gòu) 成聯(lián)動關(guān)系，它們的聯(lián)動可產(chǎn)生直線、圓弧、橢圓曲線，從而加工出各種異型零件。
本發(fā)明的用于數(shù)控磨邊機(jī)的磨削方法，包括下列內(nèi)容采用兩個伺服電機(jī)， 一個控制工
件旋轉(zhuǎn)軸， 一個控制磨頭直線軸；兩個電機(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)帶動工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；數(shù)控系統(tǒng)的X軸伺服電
機(jī)帶動磨頭直線運(yùn)動；X軸與C軸構(gòu)成聯(lián)動關(guān)系，由數(shù)控系統(tǒng)按插補(bǔ)算法統(tǒng)一控制，完成對 工件的磨削過程。
本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)在加工零件時無須使用靠模，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。
本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動加工各種由直線、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，能很好的利用PC平臺現(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出零件圖案，通過系統(tǒng)仿真，即可自動加工出合格的產(chǎn)品；并可 將零件圖案按編號保存在系統(tǒng)中；也可對零件圖案形狀及工藝過程進(jìn)行修改；系統(tǒng)還具有手 動操作、參數(shù)設(shè)置、接口測試等功能。
本發(fā)明把玻璃加工磨削過程由過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，同時降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。省去了用來實(shí)施仿形控制的形狀復(fù)雜、
精度要求高、加工費(fèi)時、制造成本相對較高的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)及零部件。工作時，操作者僅需 按動按鈕即可進(jìn)行全自動加工，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 好的市場前景。


圖1為本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖 圖3為本發(fā)明的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)軟件流程框圖 圖4為本發(fā)明的磨邊機(jī)的工作過程原理圖
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 6.拖板 7.磨頭 8.三相交流異步電機(jī) 9.工件 10滾珠絲杠 11.滾珠 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)控制計算機(jī) 22.運(yùn)動控制卡 23.輸出接口卡 24. C軸驅(qū)動器 25. Z軸驅(qū)動器 26. X軸驅(qū)動器 27.開關(guān)電源 28變壓器及整流板
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī) 包括床身4、拖板6、磨頭架7、工作臺5、工件夾緊裝置12、 C軸伺服電機(jī)l、 X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5安裝在床身4上，工作臺5上的C軸伺服電機(jī)1與傳動機(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)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)M連接。
工作臺5上的C軸伺服電機(jī)1經(jīng)傳動裝置帶動工件夾緊裝置12，從而帶動工件夾緊裝置 12上夾緊的工件9旋轉(zhuǎn)。X軸伺服電機(jī)3通過滾珠絲杠10帶動拖板6作前后直線運(yùn)動，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通過皮帶輪、皮帶帶動磨頭架 7中的磨頭高速旋轉(zhuǎn)。Z軸伺服電機(jī)2通過滾珠絲杠11帶動工作臺5,實(shí)現(xiàn)工作臺5左右直 線運(yùn)動。
當(dāng)C軸伺服電機(jī)1旋轉(zhuǎn)時，帶動工件9旋轉(zhuǎn)，當(dāng)工件9旋轉(zhuǎn)一定角度的同時，X軸伺服 電機(jī)3帶動磨頭根據(jù)控制算法移動相應(yīng)的距離；此時，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為本發(fā)明的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖，從圖中可以看出，本發(fā)明的磨邊機(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)控制計算機(jī)(IPC) 21、運(yùn)動控制卡22和輸出接口卡23;伺服驅(qū)動單元包括 C軸驅(qū)動器24和C軸伺服電機(jī)1、 X軸驅(qū)動器26和X軸伺服電機(jī)3、 Z軸驅(qū)動器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)供電單元包括開關(guān)電源27和變壓 器及整流板28。
圖3為本發(fā)明的磨邊機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)軟件流程框圖，從圖中可以看出，本發(fā)明所述的磨邊 機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)軟件工作流程為磨邊機(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，開始裝配數(shù)據(jù)和模塊，并配置運(yùn)動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)完整性測試，驗(yàn)證各設(shè)備狀態(tài)，通過測試后，系統(tǒng)軟件啟動完畢，進(jìn)入工作狀態(tài)。
軟件通過總控調(diào)度模塊調(diào)度整個系統(tǒng)的運(yùn)行；依據(jù)用戶的操作，讀取來自觸摸屏的信號， 并選擇相應(yīng)的功能模塊進(jìn)行對應(yīng)的操作；運(yùn)動控制卡根據(jù)軟件指令對伺服電機(jī)和磨邊機(jī)上的 相關(guān)點(diǎn)實(shí)施控制，并對磨邊機(jī)的各種狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。用戶加工程序的輸入采用可視化圖 形輸入方式，所見即所得。用戶可直接在觸摸屏上繪圖輸入零件圖案，軟件內(nèi)部對用戶設(shè)計 的圖案自動計算與分割，并生成加工數(shù)據(jù)，以文件形式保存在系統(tǒng)的存儲器中。
用戶設(shè)計好零件圖案后，需自動加工，則調(diào)用自動運(yùn)行模塊；用戶調(diào)試、檢修磨邊機(jī)， 則調(diào)用手動操作模塊；用戶設(shè)置或修改參數(shù)，則調(diào)用參數(shù)設(shè)置模塊；用戶檢測系統(tǒng)硬件及外 部電氣元件，則調(diào)用接口測試模塊；系統(tǒng)運(yùn)行期間如發(fā)生錯誤，則在液晶屏上顯示報警信息。
系統(tǒng)持續(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)和配置文件寫入系統(tǒng)的 內(nèi)置存儲器。
圖4為本發(fā)明的磨邊機(jī)的工作過程原理圖，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帶動工件按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，控制軸X帶動作為磨頭的砂輪作直線 運(yùn)動，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)動就能對工 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、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)的工作臺安裝在床身(4)上，工作臺(5)上的C軸伺服電機(jī)(1)與傳動機(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1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)控制計算機(jī)(21)、運(yùn)動控制卡(22)和輸出接口卡(23)，伺服驅(qū)動單元包括C軸 驅(qū)動器(24)和C軸伺服電機(jī)(1)、 X軸驅(qū)動器(26)和X軸伺服電機(jī)(3)、 Z軸驅(qū)動器(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 元包括開關(guān)電源(27)和變壓器及整流板(28);工業(yè)控制計算機(jī)(21)與運(yùn)動控制卡(22) 相連接，運(yùn)動控制卡(22)與輸出接口卡(23)相連接，運(yùn)動控制卡(22)與C軸驅(qū)動器(24)、 X軸驅(qū)動器(.26)、 Z軸驅(qū)動器(25)相連接，C軸驅(qū)動器(24)與C軸伺服電機(jī)(1)相連接， X軸驅(qū)動器(26)與X軸伺服電機(jī)(3)相連接，Z軸驅(qū)動器(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)控制計算機(jī)(21)相連接，系統(tǒng)軟件安裝 在工業(yè)控制計算機(jī)(21)中。
3. 用于權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控磨邊機(jī)的系統(tǒng)軟件，其特征在于所述的數(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，開始裝配數(shù)據(jù)和模塊，并配置運(yùn)動控制卡以及與 之相連的各種設(shè)備；配置結(jié)束后，進(jìn)行系統(tǒng)完整性測試，驗(yàn)證各設(shè)備狀態(tài)，通過測試后，系 統(tǒng)軟件啟動完畢，進(jìn)入工作狀態(tài)；軟件通過總控調(diào)度模塊調(diào)度整個系統(tǒng)的運(yùn)行；依據(jù)用戶的操作，讀取來自觸摸屏的信號，并 選擇相應(yīng)的功能模塊進(jìn)行對應(yīng)的操作；運(yùn)動控制卡根據(jù)軟件指令對伺服電機(jī)和磨邊機(jī)上的相 關(guān)點(diǎn)實(shí)施控制，并對磨邊機(jī)的各種狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測；用戶加工程序輸入方式釆用可視化圖形輸入，所見即所得。用戶可直接在觸摸屏上繪圖輸 入零件圖案，軟件內(nèi)部對用戶設(shè)計的圖案自動計算與分割，并生成加工數(shù)據(jù)，以文件形式保 存在系統(tǒng)的存儲器中；用戶設(shè)計好零件圖案后，需自動加工，則調(diào)用自動運(yùn)行模塊；用戶調(diào)試、檢修磨邊機(jī)，則調(diào) 用手動操作模塊；用戶設(shè)置或修改參數(shù)，則調(diào)用參數(shù)設(shè)置模塊；用戶檢測系統(tǒng)硬件及外部電 氣元件，則調(diào)用接口測試模塊；系統(tǒng)運(yùn)行期間如發(fā)生錯誤，則在液晶屏上顯示報警信息； 系統(tǒng)持續(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)和配置文件寫入系統(tǒng)的內(nèi)置 存儲器。. 一種用于權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控磨邊機(jī)的磨削方法，其特征在于包括下列內(nèi)容采用 兩個伺服電機(jī)， 一個控制工件旋轉(zhuǎn)軸， 一個控制磨頭直線軸；兩個電機(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)(14)的C軸伺服電機(jī)(1)帶動工 件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；數(shù)控系統(tǒng)(14)的X軸伺服電機(jī)(3)帶動砂輪作直線運(yùn)動；X軸與C軸構(gòu)成 聯(lián)動關(guān)系，由數(shù)控系統(tǒng)(14)按插補(bǔ)算法統(tǒng)一控制，完成對工件的磨削過程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)控磨邊機(jī)及磨削方法，本發(fā)明的數(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。本發(fā)明的磨削方法采用兩個伺服電機(jī)分別控制工件旋轉(zhuǎn)軸和磨頭軸的直線運(yùn)動，根據(jù)插補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)異形曲線加工。本發(fā)明的數(shù)控磨邊機(jī)人機(jī)界面友好、操作方便、編程簡單，加工精度高，速度快。
文檔編號B24B47/00GK101100038SQ200710049429
公開日2008年1月9日 申請日期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 申請人:中國兵器工業(yè)第五八研究所