專利名稱：磨削加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨削加工中心。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)平面磨床拖板和磨頭整體外掛所存在的機(jī)床穩(wěn)定性差，功能單一，傳統(tǒng)的龍門(mén)式導(dǎo)軌平面磨床，其體積過(guò)于龐大，占用生產(chǎn)場(chǎng)地面積大，其它磨削機(jī)床加工功能都
相對(duì)單一。磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)目標(biāo)是為實(shí)際生產(chǎn)服務(wù)的，但已建立起來(lái)的磨削數(shù)據(jù)庫(kù)付諸實(shí)用的不多。一是磨削數(shù)據(jù)可靠性不高。因?yàn)槟ハ骷庸さ碾S機(jī)影響因素眾多，不同的生產(chǎn)廠商所提供的砂輪性能也不一樣；二是磨削數(shù)據(jù)量不多。由于磨削加工是一種精加工方法，但又存在著磨削燒傷、砂輪鈍化及砂輪與工件表面間隙等影響加工表面粗糙度的諸多因素，這些因素很難進(jìn)行檢測(cè)及監(jiān)控，因此很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)磨削效果。磨削數(shù)據(jù)通常來(lái)源于磨削手冊(cè)、生產(chǎn)實(shí)踐資料及磨削試驗(yàn)，如表一，這些“靜態(tài)”資料數(shù)據(jù)繁多，很難保證準(zhǔn)確。同時(shí)磨削是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，兼有高速微切削和高速滑擦摩擦的特征，磨削效率除取決于合理選擇磨削深度和進(jìn)給量之外，還與零件形狀、機(jī)床狀態(tài)、磨削液狀態(tài)、砂輪修整等多個(gè)可變因素有關(guān)。在磨削加工中如何合理選擇磨削工藝參數(shù)及系統(tǒng)可靠?jī)?yōu)化的磨削數(shù)據(jù)一直是一個(gè)重要問(wèn)題。表一磨削數(shù)據(jù)三種來(lái)源的優(yōu)缺點(diǎn)比較
磨削數(shù)據(jù)來(lái)源數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)條理性針對(duì)性準(zhǔn)確性磨削手冊(cè)廣泛較強(qiáng)較差較差生產(chǎn)實(shí)踐資料分散差較強(qiáng)好磨削試驗(yàn)有限一般有針對(duì)性差多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控磨削設(shè)備還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。能根據(jù)加工要求提供系統(tǒng)可靠?jī)?yōu)化的磨削數(shù)據(jù)并輔助選擇磨削工藝參數(shù)的磨削數(shù)據(jù)庫(kù)是磨削加工中心不可或缺的重要組成部分。為滿足降低加工成本并獲得高精度、高可靠性和高質(zhì)量的需求，增加磨削系統(tǒng)和操作方面的智能化程度是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙磨頭多軸的磨削加工中心。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括床身(1、9)、大拖板(10)、工作臺(tái)O)、立柱(3)、臥磨頭組件和立磨頭組件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，床身分為前床身(1)和后床身(9)，門(mén)形立柱(3)設(shè)在后床身(9)上， 臥磨頭組件置于門(mén)形立柱(3)之內(nèi)，立磨頭組件位于門(mén)形立柱(3)的一側(cè)，大拖板(10)設(shè)在前床身(1)上，大拖板(10)上設(shè)置工作臺(tái)O)，這種結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)存外掛式立、臥雙磨頭結(jié)構(gòu)。臥磨頭組件包括臥磨頭拖板⑷和臥磨頭(5)，臥磨頭(5)在臥磨頭拖板⑷下方，臥磨頭拖板⑷和門(mén)形立柱⑶相連；立磨頭組件包括立磨頭拖板(6)、可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7) 和立磨頭(8)，立磨頭(8)與可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)相連，可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)與立磨頭拖板(6)相連， 立磨頭拖板(6)和立柱(3)相連。立磨頭⑶和臥磨頭(5)分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)，通過(guò)滾珠絲桿傳動(dòng)，作垂直(Z1、Z2 軸)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(Y1、Y2軸)；安裝在可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7) —側(cè)的伺服電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)的蝸輪蝸桿，驅(qū)動(dòng)可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)立磨頭(8)可轉(zhuǎn)位磨削(K軸)；安裝在前床身(1) 內(nèi)的伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(2)作縱向移動(dòng)(X軸)；伺服電機(jī)都與嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)相聯(lián)，嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)用磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)控制伺服系統(tǒng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為六軸。臥磨頭拖板(4)的左側(cè)設(shè)砂輪修整器，砂輪修整器可以在線修整；在立磨頭(8)臥磨頭(5)上設(shè)置砂輪護(hù)罩，在砂輪護(hù)罩內(nèi)設(shè)永磁吸附裝置，以減少砂輪修整屑對(duì)工作面的影響。立磨頭托板(6)可以采用懸臂式托板。嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，基于ARM+FPGA專用運(yùn)動(dòng)數(shù)控芯片的雙CPU構(gòu)建計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)，其中ARM控制器的主要作用是負(fù)責(zé)運(yùn)行系統(tǒng)中紡與管理相關(guān)的任務(wù)，是系統(tǒng)的主控制CPU ；FPGA專用運(yùn)動(dòng)控制芯片負(fù)責(zé)運(yùn)行插補(bǔ)計(jì)算機(jī)等運(yùn)算量大、對(duì)任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求較高的任務(wù)，專用于繁重的插補(bǔ)運(yùn)算，減輕ARM處理器的負(fù)擔(dān)。工作臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在立磨頭拖板(6)上，伺服電機(jī)采用無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器與滾珠絲桿直聯(lián)，絲桿前端采用高精度四聯(lián)絲桿軸承固定支撐，后端為雙聯(lián)球軸支持，立柱采用雙層導(dǎo)軌。潤(rùn)滑系統(tǒng)可用回圈自流式自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。機(jī)床導(dǎo)軌均為鑄鐵導(dǎo)軌，經(jīng)淬火磨削、貼塑處理，剛性強(qiáng)，移動(dòng)靈活無(wú)爬行。大拖板和工作臺(tái)采用雙V型導(dǎo)軌精密配合保證直線度，雙層導(dǎo)軌的立柱固定在后床子上面，雙夾雙抱式拖板安置在立柱龍門(mén)之內(nèi)，磨頭在拖板中的內(nèi)存式往返運(yùn)動(dòng)，砂輪修整器固定在拖板的左側(cè)保證在線修整，并在砂輪護(hù)罩中增加了永磁和吸附裝置來(lái)減少砂輪修整屑對(duì)工作面的影響。本發(fā)明的有益效果是，內(nèi)存外掛式立、臥雙磨頭結(jié)構(gòu)，確保機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，達(dá)到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)六軸控制能力，從而滿足不同的加工情況。同時(shí)，節(jié)能顯著，比同產(chǎn)能龍門(mén)磨床節(jié)能2/3，制造原材料節(jié)約3/4，減少重復(fù)裝夾提高加工精度和表面質(zhì)量，從而使磨削加工成本降低50%。回圈自流式自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，可向滑道和螺桿提供潤(rùn)滑，降低滑道磨損，提高工作精度及壽命，也可省去日常忘記加油的煩惱。自流式對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行恒壓供油，解決電磁泵間隙供油給工作導(dǎo)軌精密造成誤差，解決開(kāi)機(jī)后重新開(kāi)機(jī)潤(rùn)滑不足的缺點(diǎn)，從而減少維修，確保機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。用懸臂拖板移動(dòng)，雙層立柱導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了機(jī)床的穩(wěn)定性，解決機(jī)床的溫差變形，應(yīng)力變形和機(jī)床過(guò)載穩(wěn)定性。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件采用ARM+FPGA專用運(yùn)動(dòng)控制芯片的雙CPU結(jié)構(gòu)，軟件采用基于uC/OS-2嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多任務(wù)調(diào)度方案和組件化、模塊化開(kāi)發(fā)方法，并且在控制算法上采用多程序段運(yùn)動(dòng)控制自適應(yīng)算法和NURBS插補(bǔ)法，使得軟硬件系統(tǒng)具有開(kāi)放性、可重構(gòu)性、通用性、易用性、適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)緊湊、高速、高精度、高性能等特點(diǎn)，能進(jìn)行復(fù)雜自由曲面的磨削加工。用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，并且軟硬件均可裁減，具有開(kāi)放性、可重構(gòu)性、通用性、易用性、適應(yīng)性等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)可重構(gòu)可擴(kuò)展；體系機(jī)構(gòu)開(kāi)放化；實(shí)時(shí)性好。該機(jī)床結(jié)構(gòu)可滿足砂輪刀庫(kù)和多種成形技術(shù)，紅外線檢測(cè)和不間斷修整，在砂輪護(hù)罩中永磁吸附裝置可以提高加工表面質(zhì)量，增加了復(fù)雜零件磨削加工的和表面質(zhì)量，減少重復(fù)裝夾，提高生產(chǎn)效率和加工穩(wěn)定性，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程，降低生產(chǎn)成本。機(jī)床坐標(biāo)隨帶直接的直測(cè)量系統(tǒng)，微量進(jìn)給，可獲得精細(xì)的斷續(xù)和連續(xù)進(jìn)給，由于系統(tǒng)的補(bǔ)償性好，可達(dá)到很高的定位精度、工件加工的準(zhǔn)確度，加上公司自行研發(fā)的磨削工藝軟件所擁有的反間隙補(bǔ)償，存儲(chǔ)器螺距誤差補(bǔ)償功能，拓展了機(jī)床的加工功能，解決三維曲面的復(fù)雜成形磨削加工，砂輪自動(dòng)在線修整誤差補(bǔ)償和恒線速等技術(shù)問(wèn)題。在數(shù)控方面解決如下幾個(gè)問(wèn)題1、復(fù)雜零件磨削加工自動(dòng)編程根據(jù)砂輪的刀位數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)，結(jié)合當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)類型進(jìn)行后置處理，生成與數(shù)控系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)控加工代碼。經(jīng)運(yùn)動(dòng)仿真模塊測(cè)試成功后，借助數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際磨削加工，從而建立基于復(fù)雜零件磨削加工的自動(dòng)編程平臺(tái)。2、磨削加工過(guò)程運(yùn)動(dòng)仿真建立虛擬磨削環(huán)境，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。通過(guò)磨削過(guò)程運(yùn)動(dòng)仿真，可以檢驗(yàn)數(shù)控程序代碼的走刀軌跡正確性和工藝可行性，避免產(chǎn)生程序錯(cuò)誤、碰撞及干涉等工藝事故。3、坐標(biāo)數(shù)控磨削加工工藝參數(shù)優(yōu)化采用基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的混合方法優(yōu)化組合多功能數(shù)控磨削加工工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝方案的最優(yōu)化。4、數(shù)控磨削智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)從復(fù)雜的多功能數(shù)控磨削加工工藝中提取挖掘所有必要工藝要素的專家知識(shí)數(shù)據(jù)，采用智能化工藝方案優(yōu)化及工藝數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。


圖1 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2:正面示意圖。
圖3:側(cè)面示意圖。
圖4 俯視示意圖
圖5:計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)圖。
圖6 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊圖。
圖7:系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。
圖8 :軟件平臺(tái)整體技術(shù)方案的框架體系框圖。
圖9 磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的各功能子庫(kù)框圖。
圖10臥磨頭垂直、橫向伺服放大電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11立磨頭垂直、橫向伺服放大電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12立磨頭轉(zhuǎn)臺(tái)、工作臺(tái)伺服放大電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1.前床身；2.工作臺(tái)；3.立柱；4.磨頭升降滑座；5.臥磨頭；6.懸臂式拖板；7.轉(zhuǎn)盤(pán)；8.立磨頭；9.后床身；10大拖板。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖12，本發(fā)明包括床身、大拖板、工作臺(tái)、立柱、臥磨頭組件和立磨頭組件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，床身分為前床身1和后床身9，門(mén)形立柱3設(shè)在后床身9上，臥磨頭組件置于門(mén)形立柱3之內(nèi)，立磨頭組件位于門(mén)形立柱3的一側(cè)，大拖板10設(shè)在前床身1上，大拖板10上設(shè)置工作臺(tái)2，這種結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)存外掛式立、臥雙磨頭結(jié)構(gòu)。臥磨頭組件包括臥磨頭拖板4和臥磨頭5，臥磨頭5在臥磨頭拖板4下方，臥磨頭拖板4和門(mén)形立柱3相連；立磨頭組件包括立磨頭拖板6、可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)7和立磨頭8，立磨頭 8與可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)7相連，可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)7與立磨頭拖板6相連，立磨頭拖板6和立柱3相連。立磨頭8和臥磨頭5分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)，通過(guò)滾珠絲桿傳動(dòng)，作垂直Z1、Z2軸和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)Y1、Y2軸；安裝在可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)7—側(cè)的伺服電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)的蝸輪蝸桿，驅(qū)動(dòng)可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)立磨頭8可轉(zhuǎn)位磨削K軸；安裝在前床身1內(nèi)的伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)2作縱向移動(dòng)X軸；伺服電機(jī)都與嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)相聯(lián)，嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)用磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)控制伺服系統(tǒng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為六軸。臥磨頭拖板4的左側(cè)設(shè)砂輪修整器，砂輪修整器可以在線修整；在立磨頭8臥磨頭 5上設(shè)置砂輪護(hù)罩，在砂輪護(hù)罩內(nèi)設(shè)永磁吸附裝置，以減少砂輪修整屑對(duì)工作面的影響。立磨頭托板6可以采用懸臂式托板。床身采用整體鑄造，T型布置，床身內(nèi)部采用雙墻板結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床整體剛性，前床身采用矩形導(dǎo)軌和大拖板配合，大拖板在前床身上并能前后移動(dòng)700ΜΜ，工作臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在懸臂式拖板上，伺服電機(jī)采用無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器于滾珠絲桿直聯(lián)，絲桿前端采用高精度四聯(lián)絲桿軸承固定支撐，后端為雙聯(lián)球軸支持，立柱采用雙層導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，其磨頭在工作中防震效果大大提高，從而保證了機(jī)床的穩(wěn)定性。機(jī)床導(dǎo)軌均為鑄鐵導(dǎo)軌，經(jīng)淬火、磨削、 貼塑處理；大拖板和工作臺(tái)采用雙V型導(dǎo)軌精密配合。潤(rùn)滑系統(tǒng)為回圈自流式自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，可向滑道和螺桿提供潤(rùn)滑，降低滑道磨損， 提高工作精度及壽命，也可省去日常忘記加油的煩惱。自流式對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行恒壓供油，解決電磁泵間隙供油給工作導(dǎo)軌精密造成誤差，解決開(kāi)機(jī)后重新開(kāi)機(jī)潤(rùn)滑不足的缺點(diǎn)，從而減少維修，確保機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。用嵌入式CNC計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，確保臥磨頭沿橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給和垂直方向進(jìn)給，以及立磨頭沿縱向進(jìn)給、垂直方向進(jìn)給和縱向進(jìn)給方向垂直的平面內(nèi)回轉(zhuǎn)的進(jìn)給六軸自動(dòng)控制。并能根據(jù)加工工藝實(shí)現(xiàn)其多軸插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為六軸。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用嵌入式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基于ARM+FPGA專用運(yùn)動(dòng)數(shù)控芯片的雙CPU構(gòu)建計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)，其中ARM控制器的主要作用是負(fù)責(zé)運(yùn)行系統(tǒng)中紡與管理相關(guān)的任務(wù)，是系統(tǒng)的主控制CPU ；FPGA專用運(yùn)動(dòng)控制芯片負(fù)責(zé)運(yùn)行插補(bǔ)計(jì)算機(jī)等運(yùn)算量大、對(duì)任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求較高的任務(wù)，專用于繁重的插補(bǔ)運(yùn)算，減輕ARM處理器的負(fù)擔(dān)。兩者有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，提高了系統(tǒng)性能、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提高了系統(tǒng)可靠性、降低了成本。如深圳市斯邁迪公司的SMP860。
如圖5，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)分為三層其中最底層uC/OS-2實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開(kāi)且專用于實(shí)時(shí)控制的嵌入式操作系統(tǒng)；在操作系統(tǒng)之上為硬件驅(qū)動(dòng)程序，它的功能主要是為上層磨床控制應(yīng)用軟件提供良好的函數(shù)調(diào)用接口，完成對(duì)系統(tǒng)硬件資源的抽象，屏蔽掉底層硬件細(xì)節(jié)，通過(guò)抽象底層硬件的物理行為，使上層應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件功能的調(diào)用，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)影?個(gè)周期性任務(wù)人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理， 即程序解釋和預(yù)處理及加減速前瞻控制、插補(bǔ)、位置控制、邏輯處理、輔助控制任務(wù)；位置伺服的優(yōu)先級(jí)最高，插補(bǔ)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)次之，邏輯處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)再次之，數(shù)據(jù)處理，即程序解釋、預(yù)處理、加減速控制的優(yōu)先級(jí)再次之，輔助控制再次之，人機(jī)界面的優(yōu)先級(jí)最低，此 6個(gè)任務(wù)在uC/OS-2操作系統(tǒng)的調(diào)度下運(yùn)行。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件使用SMP860嵌入式運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。SMP860硬件上采用雙CPU 結(jié)構(gòu)，其中MCU采用了 S3C44B0XARM7高性能控制器，專用運(yùn)動(dòng)控制芯片采用了深圳市斯邁迪公司自主研發(fā)的機(jī)遇FPGA的SM5004。S3C44B0X使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ，具有 LCD控制器、UART、RTC等豐富的外圍功能模塊，它是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和粗插補(bǔ)運(yùn)算、系統(tǒng)通信、IXD顯示控制、鍵盤(pán)管理以及整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行等功能。另外，系統(tǒng)擴(kuò)展了8MB SDRAM 和 4MB NOR FLASH 及 32MB NANDfiash 以保證有足夠的空間存儲(chǔ)系統(tǒng)控制程序及支持系統(tǒng)運(yùn)行。SM5004是以MCX314/AS技術(shù)指標(biāo)為基礎(chǔ)，同時(shí)吸取了其他系列芯片個(gè)別有點(diǎn)研發(fā)出來(lái)的。它在功能上和性能上可以全面替代NOVE的 MCX3XX/A、NPM的PCL6045/6025等同類芯片，使用此芯片后原本很復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題就可以變得相對(duì)簡(jiǎn)單，包括勻速和變速脈沖的發(fā)射、直線和圓弧插補(bǔ)、圓點(diǎn)和限位開(kāi)關(guān)管理、 升降速規(guī)劃等功能均可由SM5004以硬件方式來(lái)完成。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)分為三層其中最底層uC/OS-2實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開(kāi)且專用于實(shí)時(shí)控制的嵌入式操作系統(tǒng)，它具備可移植、可固化、可裁減、占先式、 多任務(wù)等特性，非常適用于數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。在操作系統(tǒng)之上為硬件驅(qū)動(dòng)程序，它的功能主要是為上層磨床控制應(yīng)用軟件提供良好的函數(shù)調(diào)用接口，完成對(duì)系統(tǒng)硬件資源的抽象，屏蔽掉底層硬件細(xì)節(jié)，通過(guò)抽象底層硬件的物理行為，使上層應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件功能的調(diào)用。磨床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)影?個(gè)周期性任務(wù)人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理(程序解釋和預(yù)處理及加減速前瞻控制)、插補(bǔ)、位置控制、邏輯處理、輔助控制等任務(wù)。位置伺服的優(yōu)先級(jí)最高，插補(bǔ)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)次之，邏輯處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)再次之，數(shù)據(jù)處理，即程序解釋、預(yù)處理、加減速控制的優(yōu)先級(jí)再次之，輔助控制再次之，人機(jī)界面的優(yōu)先級(jí)最低。此6個(gè)任務(wù)在 uC/OS-2操作系統(tǒng)的調(diào)度下運(yùn)行。圖9再列出一種磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的各功能子庫(kù)框圖，這種離散型磨削數(shù)據(jù)庫(kù)由6個(gè)功能子庫(kù)組成。磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)兩部分。由于磨削加工工具采用砂輪，而砂輪具有自銳性等特殊性，且磨削屬于精加工，需要避免熱損傷，故須在磨削過(guò)程中配備檢測(cè)儀及砂輪修整程序，進(jìn)行磨削數(shù)據(jù)的采集和優(yōu)化。根據(jù)評(píng)價(jià)后磨削數(shù)據(jù)的特征，可建立離散型磨削數(shù)據(jù)庫(kù)。由于離散型磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量很龐大，以存儲(chǔ)檢索的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)管理，即與磨削數(shù)據(jù)有關(guān)的影響因素用不同的代碼表示，這些代碼疊加構(gòu)成檢索的關(guān)鍵字。這些關(guān)鍵字隨磨削方式不同而不同，故磨削數(shù)據(jù)庫(kù)下必須分別建立相應(yīng)的子庫(kù)，各子庫(kù)既要能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性運(yùn)行，又服從總控命令。因此數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部各影響因素表之間要建立參照完整性，父表與子表之間具有約束關(guān)系，即當(dāng)表一旦進(jìn)行插入、更新或刪除記錄，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)對(duì)相應(yīng)的表進(jìn)行操作，以避免重復(fù)操作和由此引起的錯(cuò)誤。1、磨削工藝參數(shù)子庫(kù)包含工件材料，工件直徑，冷卻液，砂輪類型和其他磨削參數(shù)。下設(shè)三個(gè)表不能更改且限制訪問(wèn)路徑，僅作為參考的周期數(shù)據(jù)表；當(dāng)前數(shù)據(jù)暫時(shí)儲(chǔ)存表；適合或優(yōu)化的數(shù)據(jù)表。第三個(gè)數(shù)據(jù)表將可以用于這些工件的下一次加工。2、磨削液性能子庫(kù)提供冷卻液的物理和熱性能等。3、材料可磨削性能子庫(kù)提供工件材料的機(jī)械和熱性能等。4、磨具性能子庫(kù)提供砂輪類型，大小，砂輪的機(jī)械和熱特性等。5、磨削加工中心參數(shù)子庫(kù)此項(xiàng)提供了機(jī)床參數(shù)的詳細(xì)資料，從CNC上傳到系統(tǒng)。6、修正工具子庫(kù)提供修正磨具的參數(shù)等。有時(shí)，為監(jiān)控“重要”零件的生產(chǎn)，還設(shè)有特殊零件數(shù)據(jù)子庫(kù)，用于存儲(chǔ)成組零件所有相符的詳細(xì)資料，包括批號(hào)、零件編號(hào)、周期數(shù)據(jù)，最高磨削溫度、算法數(shù)據(jù)、加工反評(píng)估數(shù)據(jù)等。采用窗口菜單顯示技術(shù)，倘若數(shù)控機(jī)床不能查找到加工將要使用的數(shù)據(jù)，將會(huì)出現(xiàn)消息框并且數(shù)據(jù)庫(kù)前端允許向數(shù)據(jù)庫(kù)添加新記錄。目前已有的機(jī)械手及相關(guān)數(shù)據(jù)、砂輪刀庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)基本能滿足要求。
權(quán)利要求
1.一種磨削加工中心，包括床身(1、9)、大拖板(10)、工作臺(tái)(2)、立柱(3)、臥磨頭組件和立磨頭組件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，床身分為前床身(1)和后床身(9)，其特征是門(mén)形立柱(3)設(shè)在后床身(9)上，臥磨頭組件置于門(mén)形立柱⑶之內(nèi)，立磨頭組件位于門(mén)形立柱⑶的一側(cè)，大拖板(10)設(shè)在前床身⑴上，所述大拖板(10)上設(shè)置工作臺(tái)O)，上述結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)存外掛式立、臥雙磨頭結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的磨削加工中心，其特征在于所述臥磨頭組件包括臥磨頭拖板 ⑷和臥磨頭(5)，臥磨頭(5)在臥磨頭拖板⑷下方，臥磨頭拖板⑷和門(mén)形立柱(3)相連；所述立磨頭組件包括立磨頭拖板(6)、可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)和立磨頭(8)，立磨頭(8)與可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)相連，可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)與立磨頭拖板(6)相連，立磨頭拖板(6)和立柱(3)相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磨削加工中心，其特征在于立磨頭(8)和臥磨頭(5)分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)，通過(guò)滾珠絲桿傳動(dòng)，作垂直(Zl、Z2軸)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(Yl、Y2軸)； 安裝在可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7) —側(cè)的伺服電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)的蝸輪蝸桿，驅(qū)動(dòng)可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)盤(pán)(7)轉(zhuǎn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)立磨頭(8)可轉(zhuǎn)位磨削(K軸)；安裝在前床身(1)內(nèi)的伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(2)作縱向移動(dòng)(X軸)；所述伺服電機(jī)都與嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)相聯(lián)，所述嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)用磨削數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)控制伺服系統(tǒng)，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為六軸。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的磨削加工中心，其特征在于臥磨頭拖板的左側(cè)設(shè)砂輪修整器，砂輪修整器可以在線修整；在立磨頭(8)臥磨頭(5)上設(shè)置砂輪護(hù)罩，在所述砂輪護(hù)罩內(nèi)設(shè)永磁吸附裝置，以減少砂輪修整屑對(duì)工作面的影響。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的磨削加工中心，其特征在于所述立磨頭托板(6)可以采用懸臂式托板。
全文摘要
一種磨削加工中心，為解決現(xiàn)有磨床功能單一等問(wèn)題，它包括床身、大拖板、工作臺(tái)、立柱、臥磨頭組件和立磨頭組件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，主要采用內(nèi)存外掛式立、臥雙磨頭結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)六軸聯(lián)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，可以滿足多種的磨削加工需要。
文檔編號(hào)B24B27/00GK102259282SQ20101018528
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者郭懷仲 申請(qǐng)人:湘潭三峰數(shù)控機(jī)床有限公司