本實(shí)用新型涉及磨削裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有工件變形檢測(cè)裝置的軸類外圓磨床。

背景技術(shù)：

磨床（Grinding machine）是一種利用磨具研磨工件之多余量，以獲得所需之形狀、尺寸及精密加工面的機(jī)床。磨床的加工動(dòng)作即為研磨，研磨工作在機(jī)械加工中居于首要地位，切削刀具的磨銳及機(jī)械零件的精確制造皆有賴于研磨工作，研磨工作也是精密加工的一部分。磨床的作用是進(jìn)行高度精密和粗糙面相當(dāng)小的磨削，可進(jìn)行高效率磨削。高速輪磨是研磨動(dòng)工作中最普遍的磨削加工動(dòng)作，主要是使用砂輪（grinding wheel）進(jìn)行，少部分使用砂布、油石等其他磨具和磨料進(jìn)行加工。而且磨床能加工淬硬鋼、硬質(zhì)合金等硬度相當(dāng)高材質(zhì)，也可以加工玻璃、花崗石等脆度較高的材料。

外圓磨床進(jìn)行磨削加工時(shí)，砂輪的進(jìn)給量會(huì)由于工件的磨削量和工件的直徑大小不同而變化。當(dāng)對(duì)軸類工件進(jìn)行磨削加工時(shí)，如果砂輪進(jìn)給量比較小，磨削效率會(huì)比較低；如果砂輪進(jìn)給量比較大，軸類工件會(huì)因受力大而發(fā)生較大的變形，造成較大的磨削誤差。一般來(lái)說(shuō)，直徑比較大的軸類工件會(huì)產(chǎn)生承受較大的砂輪進(jìn)給量而變形比較小，如果對(duì)其的砂輪進(jìn)給量過(guò)小則磨削效率就會(huì)太低，目前很多外圓磨床并沒(méi)有很好地解決這一矛盾問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有工件變形檢測(cè)裝置的軸類外圓磨床，用以提高磨削效率。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種具有工件變形檢測(cè)裝置的軸類外圓磨床，包括主機(jī)架，所述主機(jī)架上設(shè)有自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制砂輪進(jìn)給，所述砂輪的相對(duì)側(cè)為用于夾緊工件的氣爪機(jī)構(gòu)，所述主機(jī)架的上方設(shè)有橫梁，所述橫梁的一側(cè)設(shè)有上料裝置、盛料盒和操控器，所述砂輪的一側(cè)設(shè)有工件變形檢測(cè)裝置，所述工件變形檢測(cè)裝置內(nèi)部包括控制模塊、工件變形檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、砂輪進(jìn)給量控制模塊，以及為上述模塊供電的電源模塊，所述工件變形檢測(cè)模塊的輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，所述工件變形檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)傳輸?shù)剿隹刂颇K，所述控制模塊的輸出端與所述報(bào)警模塊、砂輪進(jìn)給量控制模塊的輸入端相連，所述砂輪進(jìn)給量控制模塊的輸出端與所述自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)電性連接。

優(yōu)選的，所述控制模塊采用AT89C51型單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述工件變形檢測(cè)模塊包括超聲波傳感器和反向器，所述超聲波傳感器的第七引腳與所述AT89C51型單片機(jī)的P3.2端口相連，所述AT89C51型單片機(jī)的P1.0 端口與所述反向器的輸入端連接，所述反向器的輸出端與所述超聲波傳感器的其中一個(gè)電極連接。

優(yōu)選的，所述超聲波傳感器為CX20106A型超聲波傳感器。

優(yōu)選的，所述超聲波傳感器的第一引腳連接一個(gè)超聲波信號(hào)輸入裝置的一個(gè)輸出端并通過(guò)連接第十一電容接地；第二引腳依次連接第十九電阻和第十四電容后接地；第三引腳連接第十二電容后接地；第四引腳直接連接地；第五引腳連接第二十電阻后接電源；第六引腳連接第十三電容后接地；第七引腳連接第二十一電阻后接電源并連接所述AT89C51型單片機(jī)的P3.2端口；第八引腳直接連接電源。

優(yōu)選的，所述報(bào)警模塊與所述AT89C51單片機(jī)的P2.4口相連，該報(bào)警模塊是一個(gè)三極管和LED構(gòu)成的控制電路：三極管是一個(gè)PNP型半導(dǎo)體三極管，基極B連接一個(gè)限流電阻后與AT89C51的P2.4口相連，發(fā)射極E連接報(bào)警器、以及LED的負(fù)電壓端，集電極C直接接地，所述LED的正電壓端通過(guò)限流電阻與直流電源相連。

本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在：工件變形檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，功耗低、體積小，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工件變形量并調(diào)整砂輪進(jìn)給量，在保證加工精度的前提下提高加工效率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型軸類外圓磨床的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型工件變形檢測(cè)裝置的功能結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型控制模塊的AT89C51型單片機(jī)的引腳圖；

圖4為本實(shí)用新型工件變形量檢測(cè)模塊的CX20106A型超聲波傳感器的引腳圖；

圖5為本實(shí)用新型報(bào)警模塊的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限于本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型揭示了一種具有工件變形檢測(cè)裝置的軸類外圓磨床，包括主機(jī)架1，所述主機(jī)架1上設(shè)有自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)2，所述自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)2控制砂輪進(jìn)給，所述砂輪的相對(duì)側(cè)為用于夾緊工件的氣爪機(jī)構(gòu)3，所述主機(jī)架1的上方設(shè)有橫梁4，所述橫梁4的一側(cè)設(shè)有上料裝置5、盛料盒7和操控器6，所述砂輪的一側(cè)設(shè)有工件變形檢測(cè)裝置8，所述工件變形檢測(cè)裝置8內(nèi)部包括控制模塊、工件變形檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、砂輪進(jìn)給量控制模塊，以及為上述模塊供電的電源模塊，所述工件變形檢測(cè)模塊的輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，所述工件變形檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)傳輸?shù)剿隹刂颇K，所述控制模塊的輸出端與所述報(bào)警模塊、砂輪進(jìn)給量控制模塊的輸入端相連，所述砂輪進(jìn)給量控制模塊的輸出端與所述自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)2電性連接。

當(dāng)磨床進(jìn)行磨削加工時(shí)，電源模塊接通，為控制模塊、工件變形檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、砂輪進(jìn)給量控制模塊供電，所述工件變形檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)傳輸?shù)娇刂颇K，控制模塊將接收到的信號(hào)進(jìn)行處理并與設(shè)定的變形量進(jìn)行值A(chǔ)進(jìn)行比較，如果此變形量小于設(shè)定變形量值A(chǔ)，則控制模塊向砂輪進(jìn)給量控制模塊發(fā)送指令，砂輪做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，增大磨削量，提高磨削效率；如果此變形量大于設(shè)定變形量值A(chǔ)，則控制模塊向報(bào)警模塊發(fā)送指令，使報(bào)警模塊發(fā)出聲音，同時(shí)控制模塊向砂輪進(jìn)給量控制模塊發(fā)送指令，減小砂輪進(jìn)給量，減少磨削量與工件變形量。本實(shí)用新型軸類外圓磨床工件變形檢測(cè)控制裝置能夠在保證工件變形量的同時(shí)最大的提高磨削效率。

具體的，所述控制模塊采用AT89C51型單片機(jī)U1。所述單片機(jī)的引腳圖如圖3所示。單片機(jī)為40引腳雙列直插式封裝，其各個(gè)引腳功能介紹如下：VCC用于供電電壓；GND用于接地；RST用于復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

P0端口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每個(gè)引腳可吸收8TTL門電流。但P1端口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。P0端口能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0端口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0端口輸出原碼，此時(shí)P0端口外部電位必須被拉高。

P1端口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1端口緩沖期能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1端口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1端口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1端口作為第八位地址接收。

P2端口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2端口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2端口管腳寫入“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入，作為輸入時(shí)，P2端口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2端口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2端口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2端口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3端口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接受輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3端口管腳寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3端口將輸出電流，也是由于上拉的緣故。P3端口也可作為AT89C51型單片機(jī)的一些特殊功能口，同時(shí)P3端口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。

所述AT89C51型單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含可編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路，F(xiàn)lash只讀程序存儲(chǔ)器的大小為4kbytes，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳，既可在線編程，也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程，與MCS-51兼容，數(shù)據(jù)保留時(shí)間約10年，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，還含有128×8位內(nèi)部RAM、32根可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式。

所述工件變形檢測(cè)模塊采用超聲波實(shí)現(xiàn)檢測(cè)待磨削工件的變形量，并將所測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電平信號(hào)，包括超聲波的發(fā)射與接收。工件變形檢測(cè)模塊包括CX20106A型超聲波傳感器和74LS04型反向器。所述超聲波傳感器的第七引腳與所述AT89C51型單片機(jī)的P3.2端口相連，所述AT89C51型單片機(jī)的P1.0 端口與所述反向器的輸入端連接，所述反向器的輸出端與所述超聲波傳感器的其中一個(gè)電極連接。CX20106A型超聲波傳感器是索尼公司的超聲波接收專用集成電路，74LS04型反向器是74系列的非門。

如圖4所示的超聲波傳感器的接收電路原理圖，所述超聲波傳感器U4的第一引腳連接一個(gè)超聲波信號(hào)輸入裝置U3的一個(gè)輸出端并通過(guò)連接第十一電容C11接地；第二引腳依次連接第十九電阻R19和第十四電容C14后接地；第三引腳連接第十二電容C12后接地；第四引腳直接連接地；第五引腳連接第二十電阻R20后接電源VCC；第六引腳連接第十三電容C13后接地；第七引腳連接第二十一電阻R21后接電源VCC并連接所述AT89C51型單片機(jī)的P3.2端口；第八引腳直接連接電源VCC。

超聲波發(fā)射工作原理如下：第二十電阻R20、第二十一電阻R21都可以是上拉電阻，第二十電阻R20、第二十一電阻R21一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果；另一方面可以提高反向器輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力。超聲波接收工作原理：當(dāng)電路工作的時(shí)候，發(fā)射電路向外發(fā)射超聲波，接收電路接收返回的超聲波，通過(guò)P3.2 端口把數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)將這個(gè)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為距離和速度，再將這個(gè)距離與速度跟設(shè)定的距離A與速度S對(duì)比，如果小于設(shè)定的距離A，或者大于設(shè)定的速度V，單片機(jī)將向報(bào)警電路發(fā)送指令，使報(bào)警電路發(fā)出聲音。

所述報(bào)警模塊與AT89C51單片機(jī)的P2.4端口相連，如圖5所示，報(bào)警模塊采用一個(gè)三極管Q5和發(fā)光二極管LED構(gòu)成的控制電路。三極管是一個(gè)PNP型半導(dǎo)體三極管，基極B連接一個(gè)限流電阻R14后與AT89C51單片機(jī)的P2.4端口相連，發(fā)射極E連接報(bào)警器、以及LED的負(fù)電壓端，集電極C直接接地，所述LED的正電壓端通過(guò)限流電阻R13與直流電源VCC相連。第十三電阻R13、第十四電阻R14都為限流電阻。

當(dāng)AT89C51單片機(jī)的P2.4 端口輸出高電平時(shí)，三極管Q5截止，此時(shí)由于P2.4端口為高電平，發(fā)光二極管LED 與揚(yáng)聲器沒(méi)有電流流過(guò)，即發(fā)光二極管LED 不亮，揚(yáng)聲器不響；當(dāng)AT89C51單片機(jī)的P2.4 端口輸出低電平時(shí)，三極管Q5導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED 與揚(yáng)聲器有電流流過(guò)，即發(fā)光二極管LED 亮起，揚(yáng)聲器響起，達(dá)到報(bào)警的功能。

本實(shí)用新型軸類外圓磨床工件變形檢測(cè)控制裝置的實(shí)施流程大致如下：

S1、啟動(dòng)裝置，進(jìn)行參數(shù)的初始化；

S2、發(fā)射電路發(fā)送超聲波，并判斷接收電路是否接收到回波，若收到，則繼續(xù)；若未收到，則裝置不工作；

S3、收到回波后，控制模塊將處理數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)；

S4、重復(fù)S2、S3步驟；

S5、控制模塊將兩次的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷，并檢測(cè)兩次數(shù)據(jù)之差是否小于設(shè)定值，若小于則發(fā)出砂輪給進(jìn)信號(hào)，進(jìn)行砂輪的給進(jìn)；若不小于設(shè)定值，則不發(fā)出信號(hào)；

S6、 不斷進(jìn)行砂輪是否給進(jìn)的判斷以完成整個(gè)控制流程。

本實(shí)用新型軸類外圓磨床工件變形檢測(cè)控制裝置將單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理功能與傳感器技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)檢測(cè)代加工工件的變形量。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。