[发明专利]一种实时调节珩磨压力的控制系统及其运行工艺

说明书

本发明提供了一种实时调节珩磨压力的控制系统及其运行工艺，珩磨加工前测量初孔孔径，获得初孔形状，计算得到材料去除量，基于珩磨压力与材料去除量关系获得珩磨压力变化曲线，将压力变化曲线输入指令装置；指令装置给定指令信号，实时接收液体压力传感器或力传感器的反馈信号，进行差值计算，运动控制器接收指令装置输出的压力信号，完成控制运算处理得到控制信号，传递给比例方向阀，控制比例方向阀开度，调节系统流量，保证液压缸压力与指令压力一致，实现对珩磨压力的实时控制。该发明的控制系统，结构简单、操作方便，能够根据工件初孔形状对珩磨压力进行实时控制，根据加工要求控制珩磨过程材料去除量，提高孔加工精度，提高珩磨加工效率。

技术领域

本发明提出一种实时调节珩磨压力的控制系统及其运行工艺，属于高效精密珩磨加工技术领域。

背景技术

通常的珩磨加工是在专用珩磨机上进行，针对珩磨机的研究也朝着更加高效精密的方向发展，如能够把给进座的位移量直接反馈给直线电机驱动器，实现给进座上下移动的全闭环控制，控制精度高，反馈灵敏度高的珩磨机；一种汽油发动机缸体内孔加工珩磨机，方便清扫收集打孔时的碎屑，有利于维持工作台的卫生，提高工作人员清扫的工作效率，提高装置的工作效率等，但为实现珩磨加工专门购置珩磨机，不仅使加工成本增加，而且需要进行二次装夹，易导致不同轴问题。

近几年研制出能够在加工中心使用的珩磨头，使在加工中心进行珩磨加工成为可能，不仅避免了为实现珩磨加工专门购置珩磨机，降低成本，而且在加工中心依次进行钻、镗、铰、珩磨的工艺流程，可以避免二次装夹造成不同轴，提高加工精度。

珩磨加工过程存在两种不同的控制策略：定压珩磨和定速珩磨，定压珩磨作为一种较新的珩磨控制方法其稳定性更高，加工表面粗糙度也优于定速珩磨，但是传统的定压珩磨存在材料去除量中间多两端少的现象，加之误差复映，致使珩后孔无法满足加工精度要求，需要依靠工人经验边测量边加工以达到所需精度，加工效率较低。目前针对上述问题有学者提出增加越程量、控制珩磨运动轨迹分布、改进珩磨头结构、调整越程段停留时间以及优化工艺参数等措施，以达到精度优化和控制，但是这些方法尚不具有普适性，往往只针对某一类型或某一孔径范围的孔进行分析研究。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实时调节珩磨压力的控制系统及其运行工艺，根据工件初孔形状进行珩磨压力的控制，通过研究选择合适的压力控制策略，获得具有低延时、高跟随精度的压力曲线，使在孔径小时珩磨压力增大，孔径大时珩磨压力减小，以获得更高的形状精度，并有效提高加工效率，实现高效精密珩磨技术。

为了实现上述目的，本发明采用了以下方案：

一种实时调节珩磨压力的控制系统，该控制系统使用负反馈方式进行信号反馈。指令装置实时接收反馈信号，用于和指令压力进行相应的差值计算后将信号传递给运动控制器，通过运动控制器控制比例方向阀的开度，使系统实时压力与指令压力保持一致。系统实时压力与指令装置输出的压力信号具有低延迟、高跟随性，最大相对误差小于5％。

本发明实时调节珩磨压力的方式有两种：外部调节和内部调节，其中，外部调节是对工件受力信号进行反馈，依据反馈信号实时调节珩磨压力；内部调节是对液压力信号进行反馈，基于反馈信号实时调节珩磨压力。其中，液体压力传感器连接液压缸和指令装置，用于实时反馈液压缸压力信号，运用内部调节方式进行信号反馈；力传感器连接工件和指令装置，用于实时反馈工件受力信号，运用外部调节方式进行信号反馈。

压力曲线和珩磨工具同步运动。电磁开关阀连接比例方向阀和加工中心外冷系统，使用外冷系统提供信号控制压力控制系统的开关，保证压力曲线和珩磨工具运动同步。

具体来说，上述实时调节珩磨压力的控制系统，包括：液压源、指令装置、过滤器、压力表、囊式蓄能器、电磁阀、调压阀、比例方向阀、运动控制器、电磁开关阀、反馈传感器、液压缸；

其中，液压源包括油箱，液位液温计和空气滤清器直接与油箱连接，电机通过并联泵与油箱连接。