磨削加工中的主动测量仪控制与应用

　　1．主动测量仪的基本构成

　　主动测量仪主要由测量装置、驱动装置、控制仪三部分组成。

　　（1）测量装置

　 　在砂轮磨削工件的过程中，装置的两个金刚石测子始终接触工件表面，将工件直径的变化量通过测子、杠杆，使得装置中的磁芯和电感线圈的位置产生相对位移， 从而将尺寸的变化转换为电感量的变化。主动测量装置俗称测头，起着把被测参数的变化量转化为测量信号的作用，它是测量仪的主体。从结构原理上可以分为单点 测量装置和双点测量装置，单点测量装置可以用于端面定位或者用两个组合起来测量大的直径等；双点测量装置可以测量外径、内径、槽宽、台阶宽等。

　　（2）控制仪

　　控制仪将装置输出的电感信号经过相敏整流、放大，发出粗磨、精磨、光磨、到尺寸等信号给磨床控制系统，磨床控制系统接收到信号后控制机床的进给机构，从而达到控制工件尺寸的目的。

　　控制仪是主动测量仪的重要部分，目前的控制仪已基本剔除了过去分离元件的电路，采用了集成电路，有些已用上了微处理机，对重复精度、长时间稳定性等性能均有极大提高。

　　（3）油压驱动装置

　　测量装置的进退由油压驱动装置来带动，工件安装好后，砂轮快速前进，同时驱动油缸也带动主动测量装置进入测量工位。磨削到尺寸后砂轮快速退回，驱动油缸带动主动测量装置退出测量工位，以便于操作者装卸工件。

　 　油压驱动装置是主动测量装置与机床的连接部件，负责将装置进入或退出测量工位，通过对前后微调机构的调整，可以使装置的触头对准工件中心。目前的油缸有 立式和卧式（根据机床的中心高来确定）。由以上三个部分组成的主动测量控制系统与机床控制系统组合就形成了磨加工过程中的主动测量。以用3个信号控制的磨 削过程为例，从砂轮快速进给进入粗磨阶段，P1点是从粗磨进给向精磨进给切换的信号点，P2点是从精磨进给向无火花磨削进给切换的信号点，P3点为到尺寸 退刀信号点。机床控制系统从控制仪先后接收到这三个信号分别执行不同的动作，完成一个磨削循环。对于高精度磨削加工，一般可以将加工零件的尺寸分散度控制 在2～3μｍ。近年来，工艺要求尺寸精度提高的同时，还要提高形状精度，为此机床要求的控制信号点从3个增加到4个，甚至增加到5～6个点。

　　2．主动量仪的测量控制

　　（1）对工件锥度的控制

　 　在汽车零部件的磨削加工中，尤其是如凸轮轴、曲轴等具有多个轴径的工件，要求轴径尺寸一致，不能产生较大的锥度，对于这样的工件一般采用两个外径测量装 置，测量两端轴径，考虑到两端的加工速度不一样，通过控制磨削周期达到对尺寸和锥度的控制。外径测量装置通过控制仪分别控制工件两端的尺寸，同时将测出的 锥度值信号输出到机床控制系统，用于控制砂轮的动作，完成对工件锥度的控制。

　　（2）对工件椭圆的测量

　　目前用于测量 轴类零件椭圆度的主动量仪有两类，较常见的一种是利用双点式测量装置直接测出工件的直径，通过电气演算计算出直径差，作为椭圆度的评定数值；另一种是最新 推出的利用单点测量法在加工过程中检测工件的圆度(与圆度仪的半径法测量原理相同)，通过对测得数据作出相应处理后，直接读出工件的圆度值。

　　①常用测量椭圆度的主动量仪

　 　双点式测量装置：内置两个差动变压器式传感器，可对轴类零件进行主动测量。控制仪首先是控制轴径尺寸，当工件外径磨削接近规定的数值后，控制仪开始测量 工件的椭圆度，利用峰值保持电路把测得的外径最大、最小值经过数据处理，直接输出椭圆度的大小；若椭圆度超差，将发出信号，由机床来控制椭圆度的修整。

　　②新型在线圆度测量用主动量仪

　　将日本东京精密生产的PULCOM V10系列控制仪与双点式测量装置配套使用，可以在测量工件直径的同时，利用与圆度仪的半径法相同的测量原理，用装置的下触头直接测量工件的圆度。该量仪 的信号反映速度为1ms，工件转速在17～999rpm范围内。旋转一周，可以测量到60～3600个数据，通过屏幕可直观地显示工件的圆度值及波峰数。 这种控制仪还能选定在工件即将加工到尺寸之前或到尺寸之后测量圆度值。它与传统的圆度仪测量相比有以下优点：在加工现场就能反映出工件的圆度值，减轻了计 量室检测的劳动负荷；对于一些影响到工件质量的突发情况能及时起到监控作用，如工件顶尖孔质量不良、毛坯件质量不好、加工到尺寸时仍有残余的硬皮、砂轮进 给系统出现故障导致工件变形量大等；能直观地反映出机床运行的状况，从而缩短设备调整时间，提高工作效率。

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