[发明专利]数控砂带研磨装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于研磨抛光带磨削技术领域，具体涉及一种数控砂带研磨装置及其控制方法。

背景技术

随着CAD/CAM技术的快速发展，复杂形状零件的加工方法逐渐倍受国内外的关注，尤其在航空航天、船舶、汽车和国防等领域中，许多核心零件都具有复杂的曲面。由于复杂曲面不能由初等解析曲面组成，因此复杂形状零件的复杂曲面的高效和高质量加工一直是国内外制造领域中的难题。

砂带磨削技术是利用砂带，按照待加工工件的要求，在一定的机械装置上，以相应的接触方式，并在一定的压力作用下，使高速运转着的砂带与工件表面接触，将工件加工表面的余量逐渐磨除或抛磨光滑的工艺。随着砂带磨削技术和装置的快速发展，砂带研磨机床已经发展为一种加工效率高、适应性强、应用范围广、使用成本低、操作安全方便的精加工设备。特别是对于加工如航空发动机叶片等具有复杂曲面的薄壁结构件，小尺寸的复杂型面、面间接合部位的研磨加工，其优势尤为明显。

目前国内复杂曲面的砂带研磨加工多为手工操作,该方法的劳动强度大，生产效率低，产品的质量没有保障。为了实现砂带磨削技术在复杂曲面加工的广泛应用，重庆大学、重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心对精密砂带研磨特性、曲轴连杆颈砂带随动研磨、船用螺旋桨叶片和航空发动机叶片砂带磨削做了相关研究。此外，吉林大学对自由曲面砂带研磨、叶片双面砂带磨削工艺进行了相关探索，华中科技大学也对轮毂复杂曲面砂带磨削进行了相关研究。

但是，上述研究的成果尚未形成很好的砂带研磨装置以应对以航空发动机叶片为代表的复杂表面异形结构工件的研磨加工，国内也尚未应用能加工此类工件的专用研磨抛光带研磨装置，对于航空发动机叶片纵向磨削从而改善其疲劳强度等力学性能的需求还无法满足。从更大的范围来看，对于一些特殊的零件，在加工时不能快速旋转又不能用高速运动的刀具进行磨削时，现阶段只能进行低效率的手工打磨。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种数控砂带研磨装置，该装置可安装于研磨机床上，用于加工具有复杂表面的异形结构的工件，能够满足工件在不快速旋转，砂带没有较高的切削速度的条件下的加工要求。

进一步，本发明提供一种该数控砂带研磨装置的控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

数控砂带研磨装置，包括卷轮、张紧机构和研磨抛光带，卷轮为两个，分别为放卷轮和收卷轮，研磨抛光带以带卷的形式缠绕在放卷轮上，其卷出端绕过张紧机构后缠绕在收卷轮上，还包括伺服电机、齿轮传动机构、电磁离合器、数控系统和继电器。

所述齿轮传动机构具有一个输入端和两个输出端，其输入端安装在伺服电机的输出轴上，输出端通过对应的电磁离合器与对应的卷轮联接。

所述数控系统包括PCU控制器、单电机驱动模块、输入输出模块和端子转换器，其中，

所述PCU控制器接收输入设备输入的初始数据，接收单电机驱动模块反馈的反馈数据，处理后生成伺服电机控制信号和电磁离合器控制信号，将伺服电机控制信号发送给单电机驱动模块，将电磁离合器控制信号发送给输入输出模块。

所述单电机驱动模块接收PCU控制器的伺服电机控制信号，将其转变为具有驱动能力的强电控制信号，并输出给伺服电机，控制伺服电机动作；接收伺服电机反馈的反馈数据，并将其发送给PCU控制器。

所述输入输出模块接收PCU控制器的电磁离合器控制信号，由端子转换器转换后，输出给继电器，启动对应的继电器控制对应的电磁离合器动作。

所述伺服电机根据伺服电机控制信号，进行一定频率和速率的交替正反转；同时，两个电磁离合器根据电磁离合器控制信号进行交替离合；伺服电机产生的动力由齿轮传动机构传递给两个电磁离合器的衔铁上，并通过吸合的电磁离合器传递给对应的卷轮，使该卷轮进行收卷动作。

上述数控砂带研磨装置的控制方法，包括如下控制流程：

输入初始数据：通过输入设备将初始数据输入PCU控制器，初始数据包括：研磨抛光带卷在放卷轮上的初始缠绕半径R₃、研磨抛光带卷在收卷轮上的初始缠绕半径R₄、研磨抛光带总长L、单层研磨抛光带厚度σ、单次更新研磨抛光带长度L_f、单次使用研磨抛光带长度ΔL、单段研磨抛光带往复研磨次数N、电机传动到放卷轮的传动比i₃、电机传动到收卷轮的传动比i₄，砂带研磨抛光带的线速度V_s。