磨削加工中的主動(dòng)測(cè)量?jī)x控制與應(yīng)用

主動(dòng)測(cè)量是指在機(jī)械加工過程中，由測(cè)量裝置始終測(cè)量著工件的尺寸，并將其尺寸變化量隨時(shí)傳遞給控制儀，再由控制儀發(fā)出信號(hào)（如粗磨、精磨、光磨、到尺寸等信號(hào)）控制機(jī)床的動(dòng)作。由于它能使操作人員無需停機(jī)就能測(cè)量工件，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，降低了廢品率，同時(shí)加工出的工件尺寸一致性較高，特別適應(yīng)于在大批量流水線作業(yè)中使用，如汽車零部件、軸承零件的加工等。

　　1．主動(dòng)測(cè)量?jī)x的基本構(gòu)成

　　主動(dòng)測(cè)量?jī)x主要由測(cè)量裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、控制儀三部分組成。

　�。�1）測(cè)量裝置

　　在砂輪磨削工件的過程中，裝置的兩個(gè)金剛石測(cè)子始終接觸工件表面，將工件直徑的變化量通過測(cè)子、杠桿，使得裝置中的磁芯和電感線圈的位置產(chǎn)生相對(duì)位移，從而將尺寸的變化轉(zhuǎn)換為電感量的變化。主動(dòng)測(cè)量裝置俗稱測(cè)頭，起著把被測(cè)參數(shù)的變化量轉(zhuǎn)化為測(cè)量信號(hào)的作用，它是測(cè)量?jī)x的主體。從結(jié)構(gòu)原理上可以分為單點(diǎn)測(cè)量裝置和雙點(diǎn)測(cè)量裝置，單點(diǎn)測(cè)量裝置可以用于端面定位或者用兩個(gè)組合起來測(cè)量大的直徑等；雙點(diǎn)測(cè)量裝置可以測(cè)量外徑、內(nèi)徑、槽寬、臺(tái)階寬等。

　�。�2）控制儀

　　控制儀將裝置輸出的電感信號(hào)經(jīng)過相敏整流、放大，發(fā)出粗磨、精磨、光磨、到尺寸等信號(hào)給磨床控制系統(tǒng)，磨床控制系統(tǒng)接收到信號(hào)后控制機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到控制工件尺寸的目的。

　　控制儀是主動(dòng)測(cè)量?jī)x的重要部分，目前的控制儀已基本剔除了過去分離元件的電路，采用了集成電路，有些已用上了微處理機(jī)，對(duì)重復(fù)精度、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性等性能均有極大提高。

　�。�3）油壓驅(qū)動(dòng)裝置

　　測(cè)量裝置的進(jìn)退由油壓驅(qū)動(dòng)裝置來帶動(dòng)，工件安裝好后，砂輪快速前進(jìn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)油缸也帶動(dòng)主動(dòng)測(cè)量裝置進(jìn)入測(cè)量工位。磨削到尺寸后砂輪快速退回，驅(qū)動(dòng)油缸帶動(dòng)主動(dòng)測(cè)量裝置退出測(cè)量工位，以便于操作者裝卸工件。

　　油壓驅(qū)動(dòng)裝置是主動(dòng)測(cè)量裝置與機(jī)床的連接部件，負(fù)責(zé)將裝置進(jìn)入或退出測(cè)量工位，通過對(duì)前后微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整，可以使裝置的觸頭對(duì)準(zhǔn)工件中心。目前的油缸有立式和臥式（根據(jù)機(jī)床的中心高來確定）。由以上三個(gè)部分組成的主動(dòng)測(cè)量控制系統(tǒng)與機(jī)床控制系統(tǒng)組合就形成了磨加工過程中的主動(dòng)測(cè)量。以用3個(gè)信號(hào)控制的磨削過程為例，從砂輪快速進(jìn)給進(jìn)入粗磨階段，P1點(diǎn)是從粗磨進(jìn)給向精磨進(jìn)給切換的信號(hào)點(diǎn)，P2點(diǎn)是從精磨進(jìn)給向無火花磨削進(jìn)給切換的信號(hào)點(diǎn)，P3點(diǎn)為到尺寸退刀信號(hào)點(diǎn)。機(jī)床控制系統(tǒng)從控制儀先后接收到這三個(gè)信號(hào)分別執(zhí)行不同的動(dòng)作，完成一個(gè)磨削循環(huán)。對(duì)于高精度磨削加工，一般可以將加工零件的尺寸分散度控制在2～3μｍ。近年來，工藝要求尺寸精度提高的同時(shí)，還要提高形狀精度，為此機(jī)床要求的控制信號(hào)點(diǎn)從3個(gè)增加到4個(gè)，甚至增加到5～6個(gè)點(diǎn)。

　　2．主動(dòng)量?jī)x的測(cè)量控制

　�。�1）對(duì)工件錐度的控制

　　在汽車零部件的磨削加工中，尤其是如凸輪軸、曲軸等具有多個(gè)軸徑的工件，要求軸徑尺寸一致，不能產(chǎn)生較大的錐度，對(duì)于這樣的工件一般采用兩個(gè)外徑測(cè)量裝置，測(cè)量?jī)啥溯S徑，考慮到兩端的加工速度不一樣，通過控制磨削周期達(dá)到對(duì)尺寸和錐度的控制。外徑測(cè)量裝置通過控制儀分別控制工件兩端的尺寸，同時(shí)將測(cè)出的錐度值信號(hào)輸出到機(jī)床控制系統(tǒng)，用于控制砂輪的動(dòng)作，完成對(duì)工件錐度的控制。

　�。�2）對(duì)工件橢圓的測(cè)量

　　目前用于測(cè)量軸類零件橢圓度的主動(dòng)量?jī)x有兩類，較常見的一種是利用雙點(diǎn)式測(cè)量裝置直接測(cè)出工件的直徑，通過電氣演算計(jì)算出直徑差，作為橢圓度的評(píng)定數(shù)值；另一種是最新推出的利用單點(diǎn)測(cè)量法在加工過程中檢測(cè)工件的圓度(與圓度儀的半徑法測(cè)量原理相同)，通過對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)作出相應(yīng)處理后，直接讀出工件的圓度值。

　�、俪Ｓ脺y(cè)量橢圓度的主動(dòng)量?jī)x

　　雙點(diǎn)式測(cè)量裝置：內(nèi)置兩個(gè)差動(dòng)變壓器式傳感器，可對(duì)軸類零件進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量�？刂苾x首先是控制軸徑尺寸，當(dāng)工件外徑磨削接近規(guī)定的數(shù)值后，控制儀開始測(cè)量工件的橢圓度，利用峰值保持電路把測(cè)得的外徑最大、最小值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，直接輸出橢圓度的大小；若橢圓度超差，將發(fā)出信號(hào)，由機(jī)床來控制橢圓度的修整。

　�、谛滦驮诰�圓度測(cè)量用主動(dòng)量?jī)x

　　將日本東京精密生產(chǎn)的PULCOM V10系列控制儀與雙點(diǎn)式測(cè)量裝置配套使用，可以在測(cè)量工件直徑的同時(shí)，利用與圓度儀的半徑法相同的測(cè)量原理，用裝置的下觸頭直接測(cè)量工件的圓度。該量?jī)x的信號(hào)反映速度為1ms，工件轉(zhuǎn)速在17～999rpm范圍內(nèi)。旋轉(zhuǎn)一周，可以測(cè)量到60～3600個(gè)數(shù)據(jù)，通過屏幕可直觀地顯示工件的圓度值及波峰數(shù)。這種控制儀還能選定在工件即將加工到尺寸之前或到尺寸之后測(cè)量圓度值。它與傳統(tǒng)的圓度儀測(cè)量相比有以下優(yōu)點(diǎn)：在加工現(xiàn)場(chǎng)就能反映出工件的圓度值，減輕了計(jì)量室檢測(cè)的勞動(dòng)負(fù)荷；對(duì)于一些影響到工件質(zhì)量的突發(fā)情況能及時(shí)起到監(jiān)控作用，如工件頂尖孔質(zhì)量不良、毛坯件質(zhì)量不好、加工到尺寸時(shí)仍有殘余的硬皮、砂輪進(jìn)給系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致工件變形量大等；能直觀地反映出機(jī)床運(yùn)行的狀況，從而縮短設(shè)備調(diào)整時(shí)間，提高工作效率。

　　3．主動(dòng)量?jī)x的應(yīng)用

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以微機(jī)為標(biāo)志的新技術(shù)的應(yīng)用，使得主動(dòng)量?jī)x的性能和功能有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，現(xiàn)代的主動(dòng)量?jī)x克服了過去只對(duì)單一尺寸、單一過程進(jìn)行控制的限制，對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)的要求越來越嚴(yán)、越來越全面，在生產(chǎn)線上的應(yīng)用也越來越廣泛。對(duì)測(cè)量?jī)x的功能、精度、穩(wěn)定性等方面也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，滿足了人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量日益提高的要求。

　　（1）加工前測(cè)量

　　內(nèi)徑測(cè)量裝置4通過驅(qū)動(dòng)油缸8進(jìn)入測(cè)量工位，對(duì)工件2進(jìn)行內(nèi)徑測(cè)量。在砂輪進(jìn)行磨削前，量?jī)x已對(duì)毛坯件的內(nèi)徑尺寸進(jìn)行了測(cè)量，如果毛坯件的尺寸過大或過小，控制儀將向機(jī)床發(fā)出信號(hào)，停止砂輪進(jìn)給，以免事故的發(fā)生。

　�。�2）加工中測(cè)量

　　這是常見的磨加工主動(dòng)測(cè)量控制過程。這個(gè)過程主要是對(duì)工件尺寸進(jìn)行控制。砂輪磨削工件時(shí)，隨著工件尺寸的增大，控制儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的信號(hào)點(diǎn)給機(jī)床發(fā)出粗磨、精磨、光磨、到尺寸等信號(hào)，砂輪退出，完成對(duì)工件的磨削加工過程。在本例中，一天之內(nèi)大多數(shù)的工件尺寸分散度為3～5μm。

　�。�3）加工后測(cè)量

　　加工后的工件進(jìn)入機(jī)后測(cè)量工位，由氣動(dòng)測(cè)頭對(duì)工件的內(nèi)徑尺寸進(jìn)行測(cè)量，并且定期通過標(biāo)準(zhǔn)校對(duì)規(guī)進(jìn)行零位自動(dòng)校對(duì)，通過A/E氣電轉(zhuǎn)換器將信號(hào)輸出到控制儀，控制儀將根據(jù)工件尺寸的大小，分成五組（+NG、+OK、OK、-OK、-NG），同時(shí)對(duì)尺寸變化的趨勢(shì)進(jìn)行判斷，根據(jù)尺寸變化的傾向給加工中的控制儀6發(fā)出補(bǔ)調(diào)信號(hào)，使其零位發(fā)生變化，控制加工過程向好的方向發(fā)展。通過這種方式，就可以使機(jī)床在長(zhǎng)時(shí)間無人操作的情況下繼續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行工作。