基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统的制作方法

本发明涉及数控磨床领域，尤其涉及一种基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统。

背景技术：

磨床砂轮的修整使用最广泛的是单颗粒金刚石笔修整法，但这种修整方法只能修整单一的直线廓形，当需要修整具有复杂廓形表面时，往往采用更具先进性的金刚石滚轮修整。而目前已经拥有的成形磨削工艺，是通过双轴联动、依靠数控方式对修整器刀具运行路线加以控制，从而对砂轮进行成形修整，其具有复杂成形面修整效果好、使用寿命长、经久耐用和适用范围广等优点。

现有公布号为CN104942716A的中国专利公开了一种金刚石滚轮修整外圆磨床砂轮的装置，包括导轨架、托板、丝杆、拉簧、滚轮支架、金刚石滚轮、回转轴，导轨架的水平底面固装在外圆磨床的砂轮架上；托板与导轨架之间组成移动副、与丝杆之间组成螺旋副；丝杆螺纹的上部活动连接导轨架；金刚石滚轮紧固在回转轴的中部轴头上；回转轴的两端轴颈通过轴承安装在滚轮支架两平行侧壁部的孔内；滚轮支架外的回转轴轴头上装有带轮，其通过传动带与安装在滚轮支架上的电动机相连接；滚轮支架中的一侧壁与托板紧固，并使金刚石滚轮位于砂轮上部，且轴线与砂轮轴线在同一平面内平行。

该方案中的进给机构是由人工完成装卸金刚石滚轮，其劳动强度大、生产效率低，满足不了生产自动化的发展趋势，并且人工上料时承托金刚石滚轮的砂轮架易发生偏移，导致修整准确度低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统，保证修整磨床正常工作前提下，提高磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统，包括设置于同一直线上的金刚石滚轮修整器、进料部、卸料部，以及一衔料子系统，所述衔料子系统包括水平设置于所述金刚石滚轮修整器正上方、并向所述进料部与卸料部延伸的导轨，所述导轨上设有可沿其长度方向位移的第一滑动件，所述第一滑动件上设有可沿竖直方向位移的第二滑动件，所述第二滑动件远离第一滑动件一侧设有取放所述金刚石滚轮修整器中金刚石滚轮的夹持件，所述第一滑动件、第二滑动件及夹持件按照 PLC控制指令与修整工序配合完成上料、下料动作。

通过采用上述技术方案，设置在同一直线上的金刚石滚轮修整器、进料部、卸料部，以及一衔料子系统，用来与修整工序配合完成金刚石滚轮的更换，从而避免修整准确度低的问题，以得到符合被加工零件的技术要求的砂轮，提高磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率，其中进料部存放完好无损可替换的金刚石滚轮；卸料部储存替换下的磨损的金刚石滚轮；衔料子系统包括沿进料部与卸料部方向延伸的导轨，并在导轨上设置第一滑动件，在第一滑动件上设置第二滑动件，在第二滑动件上设置取放金刚石滚轮的夹持件，由PLC发送控制指令，使第一滑动件移动到金刚石滚轮修整器的正上方，利用第二滑动件下放夹持件至金刚石滚轮处，紧接着夹持件抓取金刚石滚轮，继而通过第一滑动件和第二滑动件再位移到卸料部，松开夹持件将磨损的金刚石滚轮存储到卸料部中，同理，可将进料部中的金刚石滚轮运放到金刚石滚轮修整器上，从而保证该修整磨床正常工作。

进一步地，所述第一滑动件包括与导轨相接的滑板，所述滑板一侧连接有驱动滑板位移的第一气缸。

通过采用上述技术方案，利用与导轨相接的滑板，控制第一气缸来驱动滑板沿导轨长度方向移动，实现水平面上的精准调节。

进一步地，所述第二滑动件包括多根穿设在所述滑板边角上的滑杆，所述滑杆远离夹持件一侧设有传动板，所述传动板与滑板之间设有驱动传动板位移的第二气缸。

通过采用上述技术方案，利用设置在滑板边角上的滑杆，控制第二气缸来驱动滑杆末端的传动板沿竖直方向移动，从而带动夹持件，实现竖直平面上的精准调节。

进一步地，所述夹持件包括设置于所述滑杆末端的U形固定架，所述U形固定架两竖板内壁上分别设有勾嘴，所述勾嘴一侧设有旋转机构。

通过采用上述技术方案，在滑杆末端的U形固定架上安装相对设置的勾嘴，利用旋转机构控制L形的勾嘴翻转，在夹持时，使金刚石滚轮两侧正好嵌于勾嘴的卡口处，卸料时，勾嘴旋转将卡口朝下。

进一步地，所述旋转机构包括与勾嘴相连接的第一链轮，所述第一链轮通过链条连接有第二链轮，两侧所述第二链轮之间设有位于U形固定架横板上方的传动杆，所述传动杆上设有一圈外齿，所述外齿通过链条连接有第三链轮，所述第三链轮上设有驱动其旋转的伺服电机。

通过采用上述技术方案，利用伺服电机精密高速的特性，驱动第三链轮旋转，随着链轮、传动杆的传动，使勾嘴实现精准可控的翻转。

进一步地，所述第一链轮与第二链轮之间的链条外侧设有惰链轮，所述惰链轮连接有张力调整器。

通过采用上述技术方案，在第一链轮与第二链轮之间的链条外侧设置带有惰链轮的张力调整器，配合链条导向，从而节省对松弛链条进行调节的时间，降低运作时间，削减生产成本。

进一步地，所述U形固定架上设有检测金刚石滚轮水平或转移状态下倾斜程度的数字化传感器，所述数字化传感器与张力调整器、伺服电机通信连接。

通过采用上述技术方案，设置与张力调整器、伺服电机通信连接的数字化传感器，检测到金刚石滚轮两侧倾斜程度不对等时，传递检测信号至张力调整器与伺服电机处，从而调控张力或功率以保持金刚石滚轮的平衡，避免滚落，实现勾嘴精准可控的翻转。

进一步地，所述金刚石滚轮修整器中主轴电机一侧设有电流传感器，所述金刚石滚轮一侧设有声发射传感器，通过检测所述金刚石滚轮修整器中主轴电机的电流信号及所述金刚石滚轮的声发射信号，并基于电流与声发射复合信号进行处理分析，实现对金刚石滚轮的实时监测。

通过采用上述技术方案，安装电流传感器与声发射传感器，检测金刚石滚轮修整器中主轴电机的电流信号及金刚石滚轮的声发射信号，减少磨削加工中的人为判断因素，实现对金刚石滚轮磨损状态的实时监测。

进一步地，所述数字化传感器、电流传感器及声发射传感器与PLC控制端通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。

通过采用上述技术方案，在PLC控制端每次启动时给数字化传感器、电流传感器及声发射传感器一个信号，由数字化传感器、电流传感器及声发射传感器再反馈一个信号给PLC控制端，PLC控制端对反馈的信号进行比对判断，并发出拒绝使用、警告或正常启用的指示信息，进而提高系统的稳定性。

进一步地，所述PLC内存储有自动化补料系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地和/或远程警示。

通过采用上述技术方案，在PLC中存储自动化补料系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地警示，实现对各部件工作状态的预警功能，提前提醒工作人员更换或维修。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过设置衔料子系统，与修整工序配合完成金刚石滚轮的更换，从而避免修整准确度低的问题，以得到符合被加工零件的技术要求的砂轮，提高磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率；

2、通过设置电流传感器及声发射传感器，减少磨削加工中的人为判断因素，实现对金刚石滚轮磨损状态的实时监测；

3、通过在PLC控制端与数字化传感器、电流传感器及声发射传感器间通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查，提高系统的稳定性；

4、通过在PLC内存储数字化检测系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，实现了系统的预判功能，防止故障发生，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例中基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的放大示意图；

图3是本发明实施例中衔料子系统的结构示意图；

图4是本发明实施例中夹持件及其驱动机构的结构示意图。

图中，01、金刚石滚轮；02、砂轮；1、金刚石滚轮修整器；11、进料部；12、卸料部；2、衔料子系统；21、导轨；22、第一滑动件；221、滑板；222、第一气缸；23、第二滑动件；231、滑杆；232、传动板；233、第二气缸；24、夹持件；241、U形固定架；242、勾嘴；243、旋转机构；3、第一链轮；31、链条；32、第二链轮；33、传动杆；34、外齿；35、第三链轮；36、伺服电机；37、惰链轮；38、张力调整器；4、坐标子系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明披露了一种基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统，如图1和图2所示，该修整磨床工作台上分别安装有金刚石滚轮01和砂轮02，根据被加工零件的技术要求相应的制造符合轮廓形状、尺寸和精度的金刚石滚轮01，通过将金刚石滚轮01安装在修整磨床的修整装置上来修整普通陶瓷砂轮或CBN砂轮，砂轮02成型后再磨削零件。即在打磨之前，修整磨床工作台上设置有基于X轴、Y轴调整的坐标子系统4，通过坐标子系统4配合金刚石滚轮01的基本参数使砂轮02具有一定的几何形状（修行），随后使砂轮02锐利，具有一定的粗糙度（修锐）。因为金刚石滚轮01的长时间使用需要更换，而人工上料卸料时，劳动强度大、生产效率低，满足不了生产自动化的发展趋势，所以本自动化补料系统设置了在同一直线上的金刚石滚轮修整器1、进料部11、卸料部12，以及一衔料子系统2，用来与修整工序配合完成金刚石滚轮01的更换，从而避免修整准确度低的问题，以得到符合被加工零件的技术要求的砂轮02，提高磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率。

如图1和图2所示，进料部11中存放完好无损可替换的金刚石滚轮01，卸料部12用于储存替换下的磨损的金刚石滚轮01，而衔料子系统2包括水平设置在金刚石滚轮修整器1正上方的导轨21，该导轨21沿着进料部11与卸料部12的方向延伸，并在导轨21上设置可沿其长度方向位移的第一滑动件22，在第一滑动件22上设置可沿竖直方向位移的第二滑动件23，第二滑动件23远离第一滑动件22一侧设置取放金刚石滚轮修整器1中金刚石滚轮01的夹持件24，从而第一滑动件22、第二滑动件23及夹持件24按照PLC控制指令与修整工序配合完成上料、下料动作。即当金刚石滚轮01磨损需要更换时，由PLC发送控制指令，使第一滑动件22移动到金刚石滚轮修整器1的正上方，利用第二滑动件23下放夹持件24至金刚石滚轮01处，紧接着夹持件24抓取金刚石滚轮01，继而通过第一滑动件22和第二滑动件23再位移到卸料部12，松开夹持件24将磨损的金刚石滚轮01存储到卸料部12中。同理，可将进料部11中的金刚石滚轮01运放到金刚石滚轮修整器1上，保证该修整磨床正常工作。

如图3所示，第一滑动件22包括与导轨21相接的滑板221，滑板221一侧连接有第一气缸222。通过控制第一气缸222来驱动滑板221沿导轨21长度方向移动，实现水平面上的精准调节。与之相配合的，第二滑动件23包括四根穿设在滑板221边角上的滑杆231，滑杆231远离夹持件24一侧设置有传动板232，并且在传动板232与滑板221之间安装有设置在滑板221上的第二气缸233。通过控制第二气缸233来驱动传动板232沿竖直方向移动，从而带动夹持件24，实现竖直平面上的精准调节。

如图3所示，夹持件24包括设置在滑杆231末端的U形固定架241，其U形固定架241的两竖板内壁上分别设置有勾嘴242，并在勾嘴242一侧设置旋转机构243。利用旋转机构243控制L形的勾嘴242翻转，即夹持时，金刚石滚轮01两侧正好嵌于勾嘴242的卡口处，避免出现在运输过程中掉落的现象，而卸料时，勾嘴242旋转将卡口朝下即可，同理上料一样操作。

如图3和图4所示，旋转机构243包括与勾嘴242相连接的第一链轮3，使第一链轮3通过链条31连接在第二链轮32上，两侧第二链轮32之间设置有位于U形固定架241的横板正上方的传动杆33，该传动杆33上设置有一圈外齿34，外齿34通过链条31连接在第三链轮35上，第三链轮35上安装有驱动其旋转的伺服电机36。利用伺服电机36精密高速的特性，驱动第三链轮35旋转，随着链条31、传动杆33的传动，使勾嘴242实现精准可控的翻转。

如图4所示，在第一链轮3与第二链轮32之间的链条31外侧设置惰链轮37，并将惰链轮37连接在张力调整器38上，以配合链条31导向，可节省对松弛链条进行调节的时间，降低运作时间，削减生产成本。

如图2和图4所示，U形固定架241上还安装有检测金刚石滚轮01姿势的数字化传感器，并将数字化传感器与张力调整器38、伺服电机36通信连接，即当数字化传感器检测到金刚石滚轮01两侧倾斜程度不对等时，传递检测信号至张力调整器38与伺服电机36处，从而调控张力或功率以保持金刚石滚轮01的平衡，避免滚落，实现勾嘴242精准可控的翻转。

如图1和图2所示，金刚石滚轮修整器1主轴电机一侧安装有电流传感器，金刚石滚轮01一侧设置声发射传感器，通过检测金刚石滚轮修整器1中主轴电机的电流信号及金刚石滚轮01的声发射信号，并给予电流与声发射复合信号进行处理分析，实现对金刚石滚轮01磨损状态的实时监测，减少磨削加工中的人为判断因素，当监测数据超过预设数据时，则驱动衔料子系统2工作更换金刚石滚轮01。

为了提高系统的稳定性，数字化传感器、电流传感器及声发射传感器与PLC控制端通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查，在PLC控制端每次启动时给数字化传感器、电流传感器及声发射传感器一个信号，数字化传感器、电流传感器及声发射传感器再反馈一个信号给PLC控制端，该反馈信号包括各数字化传感器、电流传感器及声发射传感器的ID信息，PLC控制端对反馈的信号与对应ID信息进行比对判断，在数字化传感器、电流传感器及声发射传感器存在问题时，或出现某种症状需要处理但暂时不会影响正常运行时，以及传感器的变化在误差范围内时候，做出拒绝使用、警告或正常启用的指示信息。

为防止故障发生，提高工作效率，PLC中存储有自动化补料系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地警示，实现对各部件工作状态的预警功能，提前提醒工作人员更换或维修。

本发明披露的基于金刚石滚轮修整磨床的自动化补料系统，通过电流传感器及声发射传感器，实现对金刚石滚轮磨损状态的实时监测，当监测数据超过预设数据时，由PLC发送控制指令，使第一滑动件22移动到金刚石滚轮修整器1的正上方，利用第二滑动件23下放夹持件24至金刚石滚轮01处，紧接着利用伺服电机36精密高速的特性，驱动第三链轮35旋转，随着链条31、传动杆33的传动，使勾嘴242实现精准可控的翻转并抓取金刚石滚轮01，继而通过第一滑动件22和第二滑动件23再位移到卸料部12，松开夹持件24将磨损的金刚石滚轮01存储到卸料部12中，上料的工作原理同卸料一样，保证该修整磨床正常工作的前提下，提高修整磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。