[发明专利]一种双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统和方法

说明书

本发明涉及一种双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统，包括主控制器、工业计算机、气体压力传感器、气动压力比例阀和气压缸，还包括利用上述双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统进行双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制的方法，包括以下步骤：A、根据工件加工工艺要求，通过工业计算机在主控制器内设定研磨加工每个阶段的时间值t和压力值SPn；B、控制系统运行，加工工件；C、主控制器根据每一阶段气动压力比例阀控制参数Mn，控制气压缸作用在上盘上端面的压力大小；D、工件加工到指定尺寸。本发明通过设计闭环控制系统和采用考虑抗干扰因素的控制算法，可根据工件加工要求设定不同的加工阶段压力，压力控制更稳定。

技术领域

本发明涉及机器零件端面精研磨加工技术，特别是一种双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统和方法。

背景技术

双端面研磨设备主要用在汽车、轴承、液压、半导体、3C等行业，上述工业设备中，大量的零部件需要进行双端面精加工，对工件的一致性、表面质量及加工成本有着极高的要求。目前，市面上双端面研磨设备的上盘常用的压力控制方式是三个手动的调压阀配三块模拟压力表，进行三阶段手动调节，开环运行，在线测量也是接触式独立的仪表运行系统，没有对影响零件加工的众多因素进行统一整合，没有形成独立的闭环系统，针对不同的加工零件，数据不能存档参与运行，对操作工要求高，零件加工的效率、质量均难与我国当前的强国地位相适应。而我国汽车行业、高速高精轴承行业、大功率液压行业的不断发展和进步,对高端智能化的双端面加工有着巨大的需求。

随着制造强国战略实施，研磨工艺水平要求不断提高，高端数控双端面研磨机床的研发迫在眉睫，由于传统的三阶段目视模拟压力表为开环压力调节，受气源不稳、外部干扰、温度变化等因素影响，影响精加工件的表面光洁度、平行度、平面度、批次高度差等精度指标，目前，尽管也有部分设备采用数字化的三、五阶段压力设定，但由于多种原因，仍处于开环状态，且没有考虑干扰因素，效果欠佳。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统和方法，通过设计闭环控制系统和采用考虑抗干扰因素的PID控制算法，可根据工件加工要求设定不同的加工阶段压力，压力控制更稳定，从而进一步提高研磨的加工精度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统，包括主控制器、工业计算机、气体压力传感器、气动压力比例阀和气压缸，所述的主控制器包括中央处理器、数据采集模块和模拟量输出模块，所述的气压缸设置在研磨机上盘上端面，气压缸的进气管路设置有用以控制气压缸进气口压力的气动压力比例阀，用以测量气压缸进气口压力的气体压力传感设置在气动压力比例阀与气压缸之间，所述的主控制器通过数据采集模块连接气体压力传感器，主控制器通过模拟量输出模块连接气动压力比例阀，工业计算机采用Ethernet网连接主控制器，形成主控制器对气动压力比例阀的闭环控制。

所述的工业计算机还包括显示模块，用以显示加工过程中的压力波形和压力值。

所述的主控制器为PLC可编程控制器。

利用上述双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制系统进行双端面研磨机上盘多阶段气路压力控制的方法，包括以下步骤：

A、根据工件加工工艺要求，通过工业计算机在主控制器内设定研磨加工每个阶段的时间值t和压力值SPn；

B、控制系统运行，加工工件，此时主控制器通过数据采集模块读取传感器反馈的过程值PVn，经过设定的每一阶段采样时刻n时的时间间隔△t内，主控制器计算出SPn与PVn之间的差值，根据如下PID控制算法求出气动压力比例阀控制参数Mn：

Mn=Kp*(SPn-PVn)+KI∑(SPn -PVn)△t + Kd*(SPn-PVn)/△t （1）