專利名稱：一種數控磨邊機及磨削方法
技術領域：
本發明屬于用于磨削工件邊緣或斜面或去毛刺的裝置技術領域，具體涉及一種數控磨邊 機及磨削方法。本發明適用于玻璃深加工行業，主要用于玻璃周邊的精密磨削，如手機屏、 MP3屏、手表面玻璃、各種光學玻璃等，通過周邊磨削使其外型尺寸精確，邊沿光滑。
背景技術：
當前，數控技術已經廣泛應用于各種機械制造設備，傳統的機械設備引入數控技術后， 其應用范圍加大、加工的產品質量穩定、經濟效益大幅提高。
玻璃磨邊機是玻璃深加工設備中最重要的設備之一，隨著玻璃深加工產業的不斷發展和 壯大，市場對玻璃磨邊機的需求越來越大，傳統的磨邊機是通過靠模(也稱靠模仿形機)來 控制被磨削產品的形狀，它利用產品模板定位，可磨削異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜 邊等.。在靠模仿形機中工件旋轉軸使用三相交流電機通過傳動裝置帶動夾緊在該軸上的工件 旋轉，并通過靠模機構與作直線運動的磨頭進給軸之間實現聯動，實現磨頭對工件周邊的磨削 加工。傳統的靠模加工方式在加工產品前需要制作專門的產品模板，當生產品種較多時，模 板制作與管理費用高、更換模板麻煩，因此這種機型只適用于生產品種不多、精度要求不高、 需要大批量生產的玻璃加工。
同時，隨著人們生活質量的不斷提高，對日常生活用品的品質要求更加完美和更有個性 化外觀，傳統的機械式靠模磨邊機已遠遠不能滿足這些要求。
中國專利文獻CN2551396公開了名稱為《離心力自動定心磨邊機》的實用新型的專利技 術。該專利技術涉及一種加工光學透鏡的離心力自動定心磨邊機，其特點是傳動系統在主軸 箱內安裝有萬向軸和兩個超越離合器，利用超越離合器的單向傳動性能，構造出兩條相互隔 離的傳動鏈，即高速離心自動定中心傳動鏈和低速磨邊及倒角傳動鏈。高速離心定中心是先 由彈簧設定的弱壓托住鏡片，再啟動變速電機，帶動鏡片軸和夾緊箍卡軸同步高速旋轉，利 用鏡片高速旋轉時離心力的作用，實現自動定中心；低速傳動鏈由變頻調速電機控制，用于 磨邊和倒角。本實用新型與現有機械定心磨邊機相比，具有定中心快速、準確，結構簡單， 傳動平穩等特點。該磨邊機仍然采用傳統的機械式靠模方式控制，機械結構復雜。
發明內容
本發明的目的是提供一種數控磨邊機，本發明另一個的目的是提供一種用于數控磨邊機 的磨削方法。
本發明的數控磨邊機，包括床身、拖板、磨頭架、工作臺、工件夾緊裝置、伺服電機、
電源，還包括用于控制磨邊機工作的數控系統，數控系統包括電腦控制單元、伺服驅動單元、 人機界面單元、系統供電單元、系統軟件；電腦控制單元分別與伺服驅動單元、人機界面單 元、系統供電單元連接，系統供電單元分別與伺服驅動單元、人機界面單元連接，系統軟件 安裝在電腦控制單元中。
本發明的數控磨邊機中的工作臺安裝在床身上，工作臺上的C軸伺服電機與傳動機構、 工件夾緊裝置連接，工件夾緊裝置夾緊工件。X軸伺服電機與拖板連接，磨頭架固定在拖板 上，磨頭安裝在磨頭架中與三相交流異步電機連接。三相交流異步電機固定在床身上。Z軸 伺服電機固定在床身上。〔:軸伺服電機、X軸伺服電機、Z軸伺服電機分別與數控系統連接。
本發明的數控磨邊機的數控系統，包括工業控制計算機、運動控制卡、伺服驅動單元、 伺服電機、人機界面單元、系統供電單元。工業控制計算機與運動控制卡相連接，運動控制
卡與輸出接口卡、c軸驅動器、x軸驅動器、z軸驅動器相連接，c軸驅動器與c軸伺服電機 相連接，x軸驅動器與x軸伺服電機相連接，z軸驅動器與z軸伺服電機相連接，帶觸摸屏功
能的彩色液晶顯示器與工業控制計算機相連接，系統軟件安裝在工業控制計算機中。
安裝在磨邊機床身上的伺服電機由數控系統控制， 一個伺服電機通過機械傳動件帶動加 工零件作旋轉運動，另一個伺服電機通過機械傳動件帶動磨頭作直線運動，這兩個電機的構 成聯動關系，它們的聯動可產生直線、圓弧、橢圓曲線，從而加工出各種異型零件。
本發明的用于數控磨邊機的磨削方法，包括下列內容采用兩個伺服電機， 一個控制工
件旋轉軸， 一個控制磨頭直線軸；兩個電機在數控系統控制下，按插補算法，實現直線、圓
弧、橢圓曲線加工；數控系統的C軸伺服電機帶動工件作旋轉運動；數控系統的X軸伺服電
機帶動磨頭直線運動；X軸與C軸構成聯動關系，由數控系統按插補算法統一控制，完成對 工件的磨削過程。
本發明的數控磨邊機在加工零件時無須使用靠模，在數控系統上直接繪圖輸入各種異型 零件圖形后，即可加工出相應的零件。
本發明的數控磨邊機可以實現自動加工各種由直線、圓弧和橢圓構成的異型零件，人機 界面友好、操作方便；系統軟硬件基于通用PC平臺，能很好的利用PC平臺現有的各種資源， 使系統擴展軟硬件功能非常方便；數控系統提供直線、圓弧、橢圓的作圖工具，用戶根據自 己的需要可在屏幕上直接畫出零件圖案，通過系統仿真，即可自動加工出合格的產品；并可 將零件圖案按編號保存在系統中；也可對零件圖案形狀及工藝過程進行修改；系統還具有手 動操作、參數設置、接口測試等功能。
本發明把玻璃加工磨削過程由過去的靠模仿形控制方式變換成直接數字控制，提高了產 品形狀的一致性和精度，同時降低了產品的生產成本。省去了用來實施仿形控制的形狀復雜、
精度要求高、加工費時、制造成本相對較高的部分機械結構及零部件。工作時，操作者僅需 按動按鈕即可進行全自動加工，降低了工作量，使得玻璃產品周邊磨削變得非常方便，有較 好的市場前景。
圖1為本發明的數控磨邊機的總體結構示意圖 圖2為本發明的磨邊機的數控系統的結構示意框圖 圖3為本發明的磨邊機的數控系統軟件流程框圖 圖4為本發明的磨邊機的工作過程原理圖
圖中 l.C軸伺服電機 2.Z軸伺服電機 3.X軸伺服電機 4.床身 5.工作 臺 6.拖板 7.磨頭 8.三相交流異步電機 9.工件 10滾珠絲杠 11.滾珠 絲杠 12.工件夾緊裝置 14.數控系統 20.彩色液晶顯示器 21.工業控制計算機 22.運動控制卡 23.輸出接口卡 24. C軸驅動器 25. Z軸驅動器 26. X軸驅動器 27.開關電源 28變壓器及整流板
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。
圖1為本發明的數控磨邊機的總體結構示意圖，從圖中可以看出，本發明的數控磨邊機 包括床身4、拖板6、磨頭架7、工作臺5、工件夾緊裝置12、 C軸伺服電機l、 X軸伺服電機 3、 Z軸伺服電機2、電源，還包括用于控制磨邊機工作的數控系統14;
工作臺5安裝在床身4上，工作臺5上的C軸伺服電機1與傳動機構、工件夾緊裝置12 連接，工件夾緊裝置12夾緊工件9。 X軸伺服電機3與拖板6連接，磨頭架7固定在拖板6 上，磨頭安裝在磨頭架7中與三相交流異步電機8連接。三相交流異步電機8固定在床身4 上。Z軸伺服電機2固定在床身4上。C軸伺服電機1、 X軸伺服電機3、 Z軸伺服電機2分別 與數控系統M連接。
工作臺5上的C軸伺服電機1經傳動裝置帶動工件夾緊裝置12，從而帶動工件夾緊裝置 12上夾緊的工件9旋轉。X軸伺服電機3通過滾珠絲杠10帶動拖板6作前后直線運動，磨頭 架7固定在拖板6上，固定在床身4上的三相交流異步電機8通過皮帶輪、皮帶帶動磨頭架 7中的磨頭高速旋轉。Z軸伺服電機2通過滾珠絲杠11帶動工作臺5,實現工作臺5左右直 線運動。
當C軸伺服電機1旋轉時，帶動工件9旋轉，當工件9旋轉一定角度的同時，X軸伺服 電機3帶動磨頭根據控制算法移動相應的距離；此時，磨頭的外圓和工件9的外邊沿有一相 切點，該點就是磨削點。
圖2為本發明的磨邊機的數控系統的結構示意框圖，從圖中可以看出，本發明的磨邊機 的數控系統14，包括電腦控制單元、伺服驅動單元、人機界面單元、系統供電單元。電腦控 制單元包括工業控制計算機(IPC) 21、運動控制卡22和輸出接口卡23;伺服驅動單元包括 C軸驅動器24和C軸伺服電機1、 X軸驅動器26和X軸伺服電機3、 Z軸驅動器25和Z軸伺 服電機2， C軸、X軸、Z軸的伺服電機可根據需要選用步進電機或交(直)流伺服電機；人 機界面單元包括帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器20;系統供電單元包括開關電源27和變壓 器及整流板28。
圖3為本發明的磨邊機的數控系統軟件流程框圖，從圖中可以看出，本發明所述的磨邊 機的數控系統軟件工作流程為磨邊機數控系統加電后首先進行初始化，系統軟件初始化完 成后，開始裝配數據和模塊，并配置運動控制卡以及與之相連的各種設備；配置結束后，進
行系統完整性測試，驗證各設備狀態，通過測試后，系統軟件啟動完畢，進入工作狀態。
軟件通過總控調度模塊調度整個系統的運行；依據用戶的操作，讀取來自觸摸屏的信號， 并選擇相應的功能模塊進行對應的操作；運動控制卡根據軟件指令對伺服電機和磨邊機上的 相關點實施控制，并對磨邊機的各種狀態進行在線監測。用戶加工程序的輸入采用可視化圖 形輸入方式，所見即所得。用戶可直接在觸摸屏上繪圖輸入零件圖案，軟件內部對用戶設計 的圖案自動計算與分割，并生成加工數據，以文件形式保存在系統的存儲器中。
用戶設計好零件圖案后，需自動加工，則調用自動運行模塊；用戶調試、檢修磨邊機， 則調用手動操作模塊；用戶設置或修改參數，則調用參數設置模塊；用戶檢測系統硬件及外 部電氣元件，則調用接口測試模塊；系統運行期間如發生錯誤，則在液晶屏上顯示報警信息。
系統持續運行直至關機，正常關機前將保存當前設置，并將數據和配置文件寫入系統的 內置存儲器。
圖4為本發明的磨邊機的工作過程原理圖，從圖中可以看出，圖中大圓表示磨頭，左邊 的方表示工件。工件軸C帶動工件按逆時針方向旋轉，控制軸X帶動作為磨頭的砂輪作直線 運動，磨頭的外圓和工件的外邊沿相切，切點就是工件的被磨削點，這樣兩軸聯動就能對工 件的周邊磨削加工。
權利要求
1.一種數控磨邊機，包括床身、拖板、磨頭架、工作臺、工件夾緊裝置、伺服電機、電源，其特征在于所述的數控磨邊機還包括用于控制磨邊機工作的數控系統，數控系統包括電腦控制單元、伺服驅動單元、人機界面單元、系統供電單元、系統軟件；電腦控制單元分別與伺服驅動單元、人機界面單元、系統供電單元連接，系統供電單元分別與伺服驅動單元、人機界面單元連接，系統軟件安裝在電腦控制單元中；所述的數控磨邊機的工作臺安裝在床身(4)上，工作臺(5)上的C軸伺服電機(1)與傳動機構、工件夾緊裝置(12)連接，工件夾緊裝置(12)夾緊工件(9)；X軸伺服電機(3)與拖板連接，磨頭架(7)固定在拖板(6)上，磨頭安裝在磨頭架中與三相交流異步電機連接；三相交流異步電機固定在床身(4)上；Z軸伺服電機(2)固定在床身(4)上；C軸伺服電機(1)、X軸伺服電機(3)、Z軸伺服電機(2)分別與數控系統(14)連接。
2. 根據權利要求1所述的數控磨邊機，其特征在于所述的數控系統(14)的電腦控制單元 包括工業控制計算機(21)、運動控制卡(22)和輸出接口卡(23)，伺服驅動單元包括C軸 驅動器(24)和C軸伺服電機(1)、 X軸驅動器(26)和X軸伺服電機(3)、 Z軸驅動器(25) 和Z軸伺服電機(2)，人機界面單元包括帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器(20)，系統供電單 元包括開關電源(27)和變壓器及整流板(28);工業控制計算機(21)與運動控制卡(22) 相連接，運動控制卡(22)與輸出接口卡(23)相連接，運動控制卡(22)與C軸驅動器(24)、 X軸驅動器(.26)、 Z軸驅動器(25)相連接，C軸驅動器(24)與C軸伺服電機(1)相連接， X軸驅動器(26)與X軸伺服電機(3)相連接，Z軸驅動器(25)與Z軸伺服電機(2)相連 接，帶觸摸屏功能的彩色液晶顯示器(20)與工業控制計算機(21)相連接，系統軟件安裝 在工業控制計算機(21)中。
3. 用于權利要求1或2所述的數控磨邊機的系統軟件，其特征在于所述的數控系統加電后 首先進行初始化，系統軟件初始化完成后，開始裝配數據和模塊，并配置運動控制卡以及與 之相連的各種設備；配置結束后，進行系統完整性測試，驗證各設備狀態，通過測試后，系 統軟件啟動完畢，進入工作狀態；軟件通過總控調度模塊調度整個系統的運行；依據用戶的操作，讀取來自觸摸屏的信號，并 選擇相應的功能模塊進行對應的操作；運動控制卡根據軟件指令對伺服電機和磨邊機上的相 關點實施控制，并對磨邊機的各種狀態進行在線監測；用戶加工程序輸入方式釆用可視化圖形輸入，所見即所得。用戶可直接在觸摸屏上繪圖輸 入零件圖案，軟件內部對用戶設計的圖案自動計算與分割，并生成加工數據，以文件形式保 存在系統的存儲器中；用戶設計好零件圖案后，需自動加工，則調用自動運行模塊；用戶調試、檢修磨邊機，則調 用手動操作模塊；用戶設置或修改參數，則調用參數設置模塊；用戶檢測系統硬件及外部電 氣元件，則調用接口測試模塊；系統運行期間如發生錯誤，則在液晶屏上顯示報警信息； 系統持續運行直至關機，正常關機前將保存當前設置，并將數據和配置文件寫入系統的內置 存儲器。. 一種用于權利要求1或2所述的數控磨邊機的磨削方法，其特征在于包括下列內容采用 兩個伺服電機， 一個控制工件旋轉軸， 一個控制磨頭直線軸；兩個電機在數控系統控制下， 按插補算法，實現直線、圓弧、橢圓曲線加工；數控系統(14)的C軸伺服電機(1)帶動工 件作旋轉運動；數控系統(14)的X軸伺服電機(3)帶動砂輪作直線運動；X軸與C軸構成 聯動關系，由數控系統(14)按插補算法統一控制，完成對工件的磨削過程。
全文摘要
本發明提供了一種數控磨邊機及磨削方法，本發明的數控磨邊機包括用于控制磨邊機工作的數控系統，數控系統包括電腦控制單元、伺服驅動單元、人機界面單元、系統供電單元、系統軟件；電腦控制單元分別與伺服驅動單元、人機界面單元、系統供電單元連接，系統供電單元分別與伺服驅動單元、人機界面單元連接，系統軟件安裝在電腦控制單元中。本發明的磨削方法采用兩個伺服電機分別控制工件旋轉軸和磨頭軸的直線運動，根據插補算法，實現異形曲線加工。本發明的數控磨邊機人機界面友好、操作方便、編程簡單，加工精度高，速度快。
文檔編號B24B47/00GK101100038SQ200710049429
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者玲 劉, 方浩舟, 杰 李, 楊奕昕, 王泓仁, 袁敏娟, 趙毅忠, 趙逸鳴 申請人:中國兵器工業第五八研究所