专利名称：平面磨加工尺寸在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种平面磨加工尺寸在线监测仪，属于磨加工尺寸检测技术领域。
磨削通常是机加工最后工序，其加工尺寸精度对产品质量尤具重要意义。为减少辅助时间，保证磨削尺寸精度，中国专利CN2086646U提出了一种任意非连续表面磨削尺寸在线检测装置。磨削过程中，该装置的触头直接压在被加工表面上，可用于普通磨床平面磨削尺寸之在线检测，但不适用于砂轮平面磨床后者与以砂轮为磨具的普通磨床不同，是以钢砂等自由磨粒为介质，由传动机构驱动加工臂主轴带着压盘旋转并下行进给，使砂轮、油石等工件被带着转动并压紧到表面铺有自由磨粒的旋转工作台上，利用自由磨粒对工件表面的研磨作用实现磨加工的。显然该装置在结构上不能直接装用于砂轮平面磨床，因自由磨粒层复盖而处于封闭状态的被加工表面也不允许其触头直接接触，故不适用于这种平面磨加工。但是砂轮、油石等磨料制品一般在成型时都留有较大加工余量，烧成时会发生变形、形成硬表皮层和粘附杂质，为了使之具有准确的几何尺寸和良好的工作表面，必须用砂轮平面磨床对它们进行平面磨加工。随着科技进步及工业发展，磨料制品品种规格愈来愈多，产量不断增加，对其加工精度要求也越来越高。然而现在采用加工时观察标尺与停机手工测量的方法检测工件尺寸，因此测量误差大，约为1mm，产品尺寸稳定性差，废品率高；测量等辅助时间长，约占35％工时，加工生产率低；停机次数多，约3～4次／件，机床工况差、使用寿命短，工人劳动强度大；经济效益较差，不能满足科技及工业界越来越高的需求。
本实用新型之目的是根据砂轮平面磨床的结构和工艺特点，为其设计一种平面磨加工尺寸在线监测仪，以提高测量精度和产品尺寸稳定性，降低废品率；减少甚至省去测量等辅助时间，提高加工生产率；减少停机次数，改善机床工况和工人操作条件，延长机床使用寿命，从而提高经济效益，满足对磨料制品日益提高的客观要求。
本实用新型是一种平面磨加工尺寸在线监测仪，具有线位移传感装置和监测装置，其线位移传感装置具有能固定于砂轮平面磨床的支架、定尺5和动尺7相应固定于支架和随动机构的线位移传感器以及能带着动尺7沿支架导杆4随磨床主轴移动的随动机构，且监测装置是与线位移传感器相配套的线位移数显表。使用时，监测仪安装在砂轮平面磨床加工臂主轴上盖原有位置上，其线位移传感器在支架与随动机构的联合作用下直接将主轴位移量变为计数信号，经多芯屏蔽电缆输入数显表，在其显示器上显示出当前加工余量或工件尺寸，从而实现平面磨加工尺寸的在线监测。
本仪器的其他特点是监测装置设有自动报警器，当工件被加工到所需尺寸时能自动发出警报，提醒工人停止加工；或具有自动控制器，以在上述情况下自动控制磨床相应机构动作，停止磨加工作业。
本监测仪(
图1)由多芯屏蔽电缆连接线位移传感装置和监测装置制成。线位移传感装置具有支架、随动机构和线位移传感器。支架具有底座、导杆4、定板3和压板1，它们刚性地连成一体，最好为螺纹连接，以便装拆。根据所配砂轮平面磨床结构特点，底座可为单独的上底座9，其中心孔内无密封槽；也可为上底座9与下底座12的整体或组合结构，其中心孔内设有密封10，以相应地装用于机械(如弹簧)和气(液)压传动进给式砂轮平面磨床，固定到其加工臂主轴上盖原有位置上。导杆4可以为二根(图1)或一根(图2)，可为实心或空心杆件。采用单导杆空心结构(2b)时，应在其上开一平行于其轴线的导向槽作为滑块8和／或动板7移动的轨道。随动机构具有螺旋压缩弹簧2、滑块8和推杆11，滑块8上固定有安装动尺7的动板6，二者可为整体式结构。弹簧2与滑块8套装在导杆4外或嵌装在空心导杆空腔内(图2b)，均位于压板1与底座之间。滑块上面始终受到弹簧2的压力作用，下面中央有孔容纳推杆上端，且二者最好为螺纹连接，以便装拆。推杆11的下端在弹簧压力作用下直接压紧主轴上端中心孔的锥面，其端部可为圆柱形、与中心孔锥面相配的圆锥形、球头、凹球面加球或其他自由回转结构，例如顶尖13内装轴承15的自由回转结构，最好为自由回转结构，以防止推杆11在主轴带动下受扭转作用，从而减少滑块8对导杆4的摩擦，保护线位移传感器结构。使用有轴承的自由回转结构时，其轴承最好采用推力滚动轴承。推杆11之上端亦可为球头、圆柱或凹球面加球结构，以发挥同样效用。对于气(液)压传动进给式磨床，其监测仪之推杆11与底座的中心孔呈动配合，其间设有密封件10，以防传压介质泄漏。根据需要，线位移传感器可以是市售的光栅式、容栅式、磁栅式或感应同步式线位移传感器，最好采用容栅式线位移传感器，其精度可在0.1～0.001内选择。传感器的动尺7固定于随动机构的动板6，定尺5固定于支架的定板3。当仪器采用滑块8套装的单导杆结构(图2a)时，定板3上要开一平行于导杆轴线的导向槽，以与滑块8的导向凸起相配合，使滑块8沿正确的轨道移动，保证传感器正常工作。为保护线位移传感器和随动机构，支架的底座上固定有外罩。线位移数显表按与所用线位移传感器相配套的原则选用，可以是与光栅式、容栅式、磁栅式或感应同步式线位移传感器相配套的线位移显数表。在线位移传感装置与其配套的数显表之间，采用多芯屏蔽电缆连接。
当将本仪器安装到砂轮平面磨床加工臂上后，弹簧2经滑块8使推杆11下端始终压紧(加工臂)主轴上端中心孔锥面，使主轴轴向位移(进给)无间隙地经推杆11、滑块8和动板6直接传递给线位移传感器，变为动尺7对定尺5的相对位移，此时线位移传感器相应地发出计数信号，经多芯屏蔽电缆输入与传感器相配套的光栅、容栅、磁栅或感应同步数显表，将当前工件尺寸或加工余量在显示器上显示出来，这样就实现了平面磨加工尺寸的在线监测如果数显表在主轴压盘压紧标准工件上表面条件下清零，那么加工时显示值为当前加工余量；若数显表在压盘压紧标准工件下表面位置条件下清零，则加工时所显示值为当前工件尺寸。由于本仪器在将主轴位移变为动尺对定尺之相对位移的传动过程中没有任何间隙，因此进行一次清零后，对同批工件重复进行加工不会发生零点漂移，检测精度始终保持一致。为了改善工人操作条件，数显表上可装备自动报警器(图3)。该报警器具有三极管、喇叭以及由时基电路芯片555、电容、电阻R1与R2组成的振荡电路，当数显表刚显示负值时，此负值信号输入芯片555，使其脚4为高电平，振荡电路起振，振荡信号由脚3经R3输入三极管进行功率放大，然后由喇叭发出警报信号。调整R1阻值可改变振荡频率。这就使本仪器在监测加工余量条件下具备了加工完即自动报警的功能。这样可提醒工人去进行停止磨加工的操作。还可在数显表上装备自动控制器(图4)。该控制器具有复合三极管和灵敏继电器XZ。当数显表刚显示负值时，复合三极管的输入端变为高电平，因而该管导通，灵敏继电器XZ吸合，触点XZ1闭合，磨床上的电磁阀吸合，使磨床进给系统控制机构动作，自动升起主轴压盘，停止磨加工作业。这样就使本仪器在监测加工余量条件下具备了加工完毕便立即停止磨加工作业的自动控制功能。
由此易见，本仪器适用于各种气动、液压或机械传动进给式砂轮平面磨床的平面磨加工尺寸在线监测，可监测加工余量或工件尺寸，检测精度可为0.1～0.001mm。在监测加工余量条件下，还可具有加工完即自动报警或自动停止磨加工作业的功能。因此，与现有技术相比，本监测仪具有下列优点监测精度高，可达0.1～0.001mm，至少可使现有测量精度提高一个数量级，大大提高了产品尺寸稳定性、降低了废品率；节省工时约35％，使加工生产率提高约40％；使停机次数减少2／3～3／4，大大改善了机床工况及工人操作条件，延长了机床使用寿命，从而显著提高了平面磨加工经济效益，仅就提高加工生产率及降低废品率这二项计算，使用仪器的年经济效益约为40万元／台；并为大幅度提高磨料制品平面磨加工水平、满足科技进步及工业发展越来越高的要求开辟了广阔前景。
图1为本仪器结构简图左部为线位移传感装置剖视图，右部为监测装置框图。
图2为表示单导杆型结构方案的仪器剖面图a－滑块8套装在导杆4外面；b－滑块8嵌装在导杆4空腔内。
图3为自动报警器原理图。
图4为自动控制器原理图。
实施例1监测仪具有上底座9、定板3、压板1、二根导杆4、螺旋弹簧2、滑块8、推杆11、动板6、四芯屏蔽线，测量精度为0.1的光栅线位移传感器及其相配套的线位移数显表，导杆4与定板3下端垂直焊牢在上底座9上，滑块8与二个弹簧2套装在导杆4上，导杆4、定板3与压板1采用螺纹连接，使上底座9、导杆4、定板3与压板1刚性连成一体，形成支架。推杆11之上端螺纹连接于滑块8，与上底座中心孔间无密封，下端装有由顶尖13、推力滚动轴承15及卡环14组成的自由回转结构。滑块8上固定有动板6。弹簧2始终压紧滑块8，它们与推杆11和动板6构成随动机构。光栅线位移传感器的动尺7和定尺5相应地固定于动板6和定板3。光栅线位移传感器与其配套数显表间由四芯屏蔽线相连接。线位移传感装置有一外罩固定于上底座9。这种仪器适用于机械传动进给式砂轮平面磨床。将仪器装到磨床加工臂主轴上盖原位上后，推杆11之顶尖13在弹簧2经滑块8传来的压力作用下，始终压紧主轴上端中心孔锥面，主轴位移经随动机构无间隙地传给光栅线位移传感器，变为其动尺7相对定尺5的位移，此时传感器发出相应计数信号，经屏蔽线输入光栅线位移数显表，在显示器上显示出当前加工尺寸或加工余量，从而实现平面磨加工尺寸的在线监测。
实施例2使用实施例1的仪器，但其底座为上底座9与下底座12之组合结构，且中心孔与推杆11间设有密封10，以防传压介质泄漏；导杆4只有一根，外面套装有滑块8(图2a)；定板3有一平行于导杆4轴线的导槽；滑块8有一突起与该导槽配合，使随动机构只能沿导槽移动而不能转动；推杆11之下端为凹球面加球式自由回转结构；弹簧2只有一个，外套在导杆4上；所用传感器及数显表为容栅线位移传感器及其配套数显表，表上还装有自动报警器；该报警器具有三极管、喇叭以及由时基电路芯片555、电容、电阻R1与R2组成的振荡电路。此仪器适用于气动或液压传动进给式砂轮平面磨床的平面磨加工尺寸在线监测，且在监测加工余量条件下，具有加工完即自动报警的功能。
实施例3使用实施例1所述仪器，但只用一根空心导杆4(2b)，一个弹簧2；滑块8与弹簧2均嵌装在导杆4空腔内；滑块8固定有动板6，可沿导杆壁上平行于其轴线的导槽移动；推杆11之二端均为半球头；所用传感器与数显表为磁栅线位移传感器及其配套的数显表；该表上还装有自动控制器；该控制器主要由复合三极管、灵敏继电器构成；所用屏蔽线为七芯屏蔽电缆。此仪器适用于机械进给式砂轮平面磨床的平面磨加工尺寸在线监测，在监测加工余量时，具有加工完毕便立即停止磨加工作业的自动控制功能。
权利要求1.一种具有线位移传感装置和监测装置的平面磨加工尺寸在线监测仪，其特征在于线位移传感装置具有能固定于砂轮平面磨床的支架、定尺5和动尺7相应地固定于支架和随动机构的线位移传感器以及能带着动尺7沿支架导杆4随磨床主轴移动的随动机构，监测装置是与线位移传感器配套的线位移数显表。
2.根据权利要求1所述之监测仪，其特征在于支架具有可固定于磨床的底座、导杆4、定板3及压板1，且它们刚性连接成一体，随动机构具有推杆11与套装在导杆4上的弹簧2和滑块8，滑块8具有安装动尺7的动板6，且在弹簧压力下使推杆11下端始终压紧主轴上端中心孔锥面，线位移传感器定尺5固定于支架的定板3。
3.根据权利要求1所述之监测仪，其特征在于随动机构只有一根导杆4。
4.根据权利要求2所述之监测仪，其特征在于推杆11下端呈自由回转结构。
5.根据权利要求2所述之监测仪，其特征在于支架底座为上底座9与下底座12之组合结构，其中心孔对推杆11呈动配合，且开有槽，装有密封。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述之监测仪，其特征在于线位移传感器是容栅线位移传感器，数显表是与之配套的数显表，且其上还装有自动报警器。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述之监测仪，其特征在于线位移数显表还装有具有复合三极管和灵敏继电器的自动控制器。
专利摘要一种具有线位移传感装置和监测装置的平面磨加工尺寸在线监测仪，线位移传感装置具有能固定于砂轮平面磨床的支架、定尺5和动尺7相应固定于支架和随动机构的线位移传感器以及能带着动尺7沿支架导杆4随磨床主轴移动的随动机构。可装用于各种砂轮平面磨床，数显其加工臂主轴位移量，实现平面磨加工尺寸在线监测(精度为0.1～0.001mm)，具有加工完即自动警报或停机功能。
文档编号G01B5/02GK2128374SQ92225839
公开日1993年3月17日 申请日期1992年6月26日 优先权日1992年6月26日
发明者王茹华, 吴耀宇, 李保江 申请人:机械电子工业部郑州磨料磨具磨削研究所