一种高精度磨床尾座及其控制系统

技术领域

本发明涉及磨床设备技术领域，具体为一种高精度磨床尾座及其控制系统。

背景技术

外圆磨床尾座作为磨床的一部分，设计用于在设备操作过程中以中心支撑长工件的自由端，尾座位于磨床上方右侧的主轴箱对面，通过沿滑行系统滑动以接合正在加工的零件，尾座可以容纳不同长度的组件。

但在外圆磨床使用中需要对尾座进行轴心线对中，防止尾座与工件轴心线不在同一水平线上，导致工件固定在尾座上时发生应力弯曲，导致在加工过程中刀具与工件产生剧烈碰撞引起刀具断裂和工件断裂的问题，现有技术中磨床不能对尾座轴心线进行对齐数据采集，也不能实现对尾座的高精度智能化自动调节，现有技术仍使用人工手动调节，导致调节精度低安全性差。

1、专利文件CN110411719B公开了一种磨床尾架动刚度测量装置及及评价方法，上述专利实现了检验磨床尾架顶尖、套筒和壳体的动刚度是否满足要求及尾架整体动刚度是否满足要求，但上述专利不能实现对尾座与工件轴线的偏移量的采集功能。

2、专利文件CN116408726B公开了一种轧辊磨床用高精度头尾架顶尖结构及轧辊磨床，上述专利实现了平衡来自轧辊的径向力和轴向力，获得高精度的轧辊磨削加工效果，但上述专利不能实现对磨床尾座的轴线调节功能。

3、专利文件CN108214126B公开了一种橡胶制造外圆磨床，上述专利实现了在橡胶外圆打磨过程中，护板自动打开与废料集中收集处理，防止废料飞溅掉落装置内部或损伤人员，但上述专利不能实现对磨床尾座调节的远程智能调节控制功能。

4、专利文件CN107571122B公开了一种凸轮轴十字滑台磨床，上述专利实现了调整凸轮轴与打磨砂轮的位置方便快速，凸轮轴打磨效率更高，但上述专利不能实现磨床尾座的故障检测和紧急停机安全防护控制功能。

综上所述，上述专利不能实现对尾座与工件轴线的偏移量的采集功能、对磨床尾座的轴线调节功能、对磨床尾座调节的远程智能调节控制功能和磨床尾座的故障检测和紧急停机安全防护控制功能，导致工件与刀具碰撞断裂、工件应力断裂、人工调节精度低、生产安全性低、生产效率差和工件加工效果差的问题；

为此，本申请提出了一种能实现对尾座与工件轴线的偏移量的采集功能、对磨床尾座的轴线调节功能、对磨床尾座调节的远程智能调节控制功能和磨床尾座的故障检测和紧急停机安全防护控制功能的高精度磨床尾座及其控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度磨床尾座及其控制系统，以解决上述背景技术中提出的不能实现对尾座与工件轴线的偏移量的采集功能、对磨床尾座的轴线调节功能、对磨床尾座调节的远程智能调节控制功能和磨床尾座的故障检测和紧急停机安全防护控制功能，导致工件与刀具碰撞断裂、工件应力断裂、人工调节精度低、生产安全性低、生产效率差和工件加工效果差技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度磨床尾座，包括尾座本体和校准模块，所述尾座本体外壁正面安装有校准模块；

所述校准模块包括：超声波传感器、轴线激光传感器和第一数据采集单元；

所述尾座本体外壁证明安装有超声波传感器，所述尾座本体外壁正面安装有轴线激光传感器，所述尾座本体内壁顶部安装有第一数据采集单元，所述超声波传感器和轴线激光传感器均通过第一信号线与第一数据采集单元连接，所述尾座本体外壁正面安装有夹具套筒。

优选的，所述尾座本体外壁底部安装有第一支撑座，第一支撑座外壁底部安装有第一液压伸缩杆，第一液压伸缩杆外壁底部安装有第一气动液压缸，且第一气动液压缸安装在第一微调移动块内壁底部，第一气动液压缸外壁侧面电性连接安装有第一信号控制器。

优选的，所述第一微调移动块外壁侧面安装有轴线微调模块；

轴线微调模块包括：第一电机、滚珠丝杆和限位滑杆；

第一微调移动块外壁侧面贯穿安装有限位滑杆，限位滑杆外壁侧面安装有进给座，进给座外壁侧面安装有第一电机，第一电机外壁侧面安装有第一转轴，第一转轴外壁套装有滚珠丝杆，且第一微调移动块套装在滚珠丝杆外壁，第一电机外壁侧面电性连接安装有第二信号控制器。

优选的，所述进给座活动套装在固定底座外壁顶部，固定底座外壁侧面开设有滑动轨道槽，进给座外壁侧面安装有滑动块，且滑动块安装在滑动轨道槽内部。

优选的，所述固定底座内壁底部安装有第一存储气缸，第一存储气缸内壁底部安装有高压空气压缩机，高压空气压缩机外壁侧面安装有高压气管，滑动轨道槽外壁底部开设有高压气孔，且高压气管与高压气孔连通。

优选的，所述固定底座外壁背面安装有进给微调模块；

进给微调模块包括：第二气动液压缸、第二液压伸缩杆和第三信号控制器；

固定底座外壁背面安装有固定架，固定架外壁背面安装有第二气动液压缸，第二气动液压缸外壁正面安装有第二液压伸缩杆，且第二液压伸缩杆与进给座外壁背面固定连接，第二气动液压缸外壁底部电性连接安装有第三信号控制器。

优选的，所述磨床尾座还包括远程智能操控模块；

远程智能操纵模块包括：人机交互系统、智能控制程序单元和信号分配API接口；

人机交互系统包括：显示器、数据集成单元和信号编码单元，显示器与数据集成单元和信号编码单元通过数据线连接，数据集成单元通过数据线与第一数据采集单元连接，信号编码单元内设计有集成通信模块，集成通信模块与智能控制程序单元通过信号线连接；

智能控制程序单元内设计有自适应调整算法，智能控制程序单元通过信号线信号分配API接口连接；

信号分配API接口通过插接无线信号传输器与第三信号控制器、第二信号控制器和第一信号控制器无线连接。

优选的，所述磨床尾座还包括安全防护系统，安全防护系统设置在人机交互系统内；

安全防护系统包括：集成安全传感器、故障诊断单元和紧急停止单元；

集成安全传感器安装在尾座本体外壁顶部,集成安全传感器用于检测磨床尾座工作时的温度、振动和噪音数据，集成安全传感器通过数据线与人机交互系统内的数据集成单元连接；

故障诊断单元内预设有故障诊断代码和修复建议，故障诊断单元与数据集成单元通过数据线连接，故障诊断单元与显示器通过数据线连接；

紧急停止单元与故障诊断单元通过信号线连接，紧急停止单元与磨床电源供应系统和集成通信模块通过信号线连接，紧急停止单元内预设有双重确认算法机制。

优选的，所述控制系统包括数据采集系统、数据分析系统、校准调节系统和安全把控系统；

数据采集系统包括：校准模块和第一数据采集单元，数据采集系统用于对安装在磨床尾座上的工件中心轴线偏移量和磨床尾座与磨床头部的间隙距离进行数据采集；

数据分析系统包括：数据集成单元、故障诊断单元和智能控制程序单元，数据分析系统用于接收数据采集系统采集到的工件中心轴线偏移量和间隙距离数据进行数据记录和分析，并根据分析结果利用智能控制程序单元进行远程控制校准调节系统对磨床尾座进行高精度微调处理以适应工件加工要求；

校准调节系统包括：轴线微调模块、进给微调模块和信号分配API接口，校准调节系统通过信号分配API接口接收到微调信号讲微调程序信号分配传输到轴线微调模块和进给微调模块对磨床尾座进行高精度微调；

安全把控系统包括：安全防护系统和和人机交互系统，安全把控系统用于检测磨床尾座工作时的异常温度、振动和噪音数据，并及时进行故障诊断和紧急切断尾座工作电源。

优选的，所述控制系统包括以下控制步骤：

S1、首先，第一数据采集单元将校准模块采集到的工件中心轴线偏移量和磨床尾座与磨床头部的间隙距离数据通过数据线传输给数据集成单元；

S2、接着，显示器上显示出数据集成单元接收到的数据，操作人员在显示器上根据显示的数据输入控制程序代码，信号编码单元将控制代码编码成程序运行信号数据，并通过信号线传输给智能控制程序单元，自适应调整算法将程序信号进行精度优化并通过信号线传输给信号分配API接口；

S3、然后，信号分配API接口将程序信号通过插接无线信号传输器分配给第三信号控制器和第二信号控制器，第三信号控制器和第二信号控制器控制轴线微调模块和进给微调模块进行高精度微调操作；

S4、最后，集成安全传感器实时监测尾座工作时的温度、振动和噪音数据，并将数据传输给数据集成单元，数据集成单元对数据进行异常标识并将异常数据传输给故障诊断单元，故障诊断单元内预设故障诊断代码对异常数据进行覆盖定性，并将对应修复建议传输到显示器上，紧急停止单元接收到故障诊断单元传输的故障信号配合操作员在显示器上确认的停机程序及时切断磨床电源供应系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过安装有校准模块，实现了对尾座与工件轴线的偏移量的采集功能，解决了尾座轴线偏移导致工件与刀具间产生应力和碰撞导致加工效果差工件断裂的问题；

2.本发明通过安装有轴线微调模块，实现了对磨床尾座的轴线调节功能，解决了磨床尾座的高精度微调适应不同工件加工要求的问题；

3.本发明通过安装有远程智能操控模块，实现了对磨床尾座调节的远程智能调节控制功能，解决了人工控制调节磨床尾座精度低安全性低的问题；

4.本发明通过安装有安全防护系统，实现了磨床尾座的故障检测和紧急停机安全防护控制功能，解决了磨床尾座出现故障导致工件加工效果差生产效率低的问题。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的正面部分结构示意图；

图3为本发明的固定底座部分结构示意图；

图4为本发明的轴线微调模块部分结构示意图；

图5为本发明的第一气动液压缸部分结构示意图；

图6为本发明的远程智能操控模块部分示意图；

图7为本发明的安全防护系统部分示意图。

图中：1、固定底座；2、进给座；3、滑动块；4、第一微调移动块；5、尾座本体；6、第一电机；7、轴线激光传感器；8、超声波传感器；9、固定架；10、第二气动液压缸；11、第二液压伸缩杆；12、夹具套筒；13、第一信号线；14、第一数据采集单元；15、滑动轨道槽；16、高压空气压缩机；17、第一存储气缸；18、高压气管；19、高压气孔；20、第一转轴；21、滚珠丝杆；22、限位滑杆；23、第三信号控制器；24、第二信号控制器；25、第一气动液压缸；26、第一信号控制器；27、第一液压伸缩杆；28、第一支撑座；29、集成安全传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，包括尾座本体5和校准模块，所述尾座本体5外壁正面安装有校准模块；

所述校准模块包括：超声波传感器8、轴线激光传感器7和第一数据采集单元14；

所述尾座本体5外壁证明安装有超声波传感器8，所述尾座本体5外壁正面安装有轴线激光传感器7，所述尾座本体5内壁顶部安装有第一数据采集单元14，所述超声波传感器8和轴线激光传感器7均通过第一信号线13与第一数据采集单元14连接，所述尾座本体5外壁正面安装有夹具套筒12；

进一步，超声波传感器8发出超声波并接收从磨床头部反射回来的超声波强度和时间数据，轴线激光传感器7发出激光并比对测量激光与安装在夹具套筒12内的工件中心轴线的偏移量数据，超声波传感器8和轴线激光传感器7通过第一信号线13将将采集到的数据信号传输给第一数据采集单元14，实现了对磨床尾座轴线偏移信息和与磨床头部间隙距离信息数据的采集功能。

实施例2

请参阅图1和图4，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，所述第一微调移动块4外壁侧面安装有轴线微调模块；

轴线微调模块包括：第一电机6、滚珠丝杆21和限位滑杆22；

第一微调移动块4外壁侧面贯穿安装有限位滑杆22，限位滑杆22外壁侧面安装有进给座2，进给座2外壁侧面安装有第一电机6，第一电机6外壁侧面安装有第一转轴20，第一转轴20外壁套装有滚珠丝杆21，且第一微调移动块4套装在滚珠丝杆21外壁，第一电机6外壁侧面电性连接安装有第二信号控制器24；

进一步，第二信号控制器24接收到微调信号后，第二信号控制器24通过电线连接开启第一电机6，第一电机6启动，第一电机6带动第一转轴20转动，第一转轴20带动滚珠丝杆21转动，滚珠丝杆21带动第一微调移动块4在限位滑杆22外壁左右移动，实现了对磨床尾座的轴线高精度微调功能。

实施例3

请参阅图1、图2和图3，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，所述固定底座1外壁背面安装有进给微调模块；

进给微调模块包括：第二气动液压缸10、第二液压伸缩杆11和第三信号控制器23；

固定底座1外壁背面安装有固定架9，固定架9外壁背面安装有第二气动液压缸10，第二气动液压缸10外壁正面安装有第二液压伸缩杆11，且第二液压伸缩杆11与进给座2外壁背面固定连接，第二气动液压缸10外壁底部电性连接安装有第三信号控制器23；

进一步，第三信号控制器23接收到微调信号后，第三信号控制器23通过电线连接开启第二气动液压缸10，第二气动液压缸10带动第二液压伸缩杆11伸缩，第二液压伸缩杆11推动进给座2前后移动，缩小和增大尾座与磨床头部之间的间隙距离大小，实现了对尾座与磨床头部之间的间隙距离大小的微调功能。

实施例4

请参阅图1和图6，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，所述磨床尾座还包括远程智能操控模块；

远程智能操纵模块包括：人机交互系统、智能控制程序单元和信号分配API接口；

人机交互系统包括：显示器、数据集成单元和信号编码单元，显示器与数据集成单元和信号编码单元通过数据线连接，数据集成单元通过数据线与第一数据采集单元14连接，信号编码单元内设计有集成通信模块，集成通信模块与智能控制程序单元通过信号线连接；

智能控制程序单元内设计有自适应调整算法，智能控制程序单元通过信号线信号分配API接口连接；

信号分配API接口通过插接无线信号传输器与第三信号控制器23、第二信号控制器24和第一信号控制器26无线连接；

进一步，第一数据采集单元14通过数据线将校准模块采集到的数据信息传输给数据集成单元，数据集成单元对接收的数据进行整理并传输到显示器上显示，操作人员根据显示器上的数据在显示器上输入微调程序，信号编码单元将输入的微调程序编码为程序信号语言传输给集成通信模块，集成通信模块通过信号线将程序信号语言传输给智能控制程序单元，智能控制程序单元内的自适应调整算法将程序信号进行自适应调整并传输到信号分配API接口，信号分配API接口通过插接无线信号传输器将信号分配传输给第三信号控制器23、第二信号控制器24和第一信号控制器26，实现了对磨床尾座的远程智能控制调节功能。

实施例5

请参阅图1和图7，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，所述磨床尾座还包括安全防护系统，安全防护系统设置在人机交互系统内；

安全防护系统包括：集成安全传感器29、故障诊断单元和紧急停止单元；

集成安全传感器29安装在尾座本体5外壁顶部,集成安全传感器29用于检测磨床尾座工作时的温度、振动和噪音数据，集成安全传感器29通过数据线与人机交互系统内的数据集成单元连接；

故障诊断单元内预设有故障诊断代码和修复建议，故障诊断单元与数据集成单元通过数据线连接，故障诊断单元与显示器通过数据线连接；

紧急停止单元与故障诊断单元通过信号线连接，紧急停止单元与磨床电源供应系统和集成通信模块通过信号线连接，紧急停止单元内预设有双重确认算法机制；

进一步，集成安全传感器29实时监测磨床尾座工作时的温度、振动和噪音数据，并将数据通过数据线传输给数据集成单元，数据集成单元将异常数据传输给故障诊断单元，故障诊断单元对异常数据进行故障诊断代码覆盖定性故障问题，并将故障数据和对应修复建议通过数据线传输到显示器上，故障诊断单元将故障信号通过信号线传输到紧急停止单元内，紧急停止单元内的双重确认算法机制接收到故障信号和显示器上操作人员选择的停机程序信号后，通过信号线切断磨床电源供应系统，实现了对磨床尾座故障诊断和紧急停机的安全防护功能。

实施例6

请参阅图1、图2和图5，本发明提供的一种实施例：一种高精度磨床尾座，所述尾座本体5外壁底部安装有第一支撑座28，第一支撑座28外壁底部安装有第一液压伸缩杆27，第一液压伸缩杆27外壁底部安装有第一气动液压缸25，且第一气动液压缸25安装在第一微调移动块4内壁底部，第一气动液压缸25外壁侧面电性连接安装有第一信号控制器26；

进一步，第一信号控制器26接收到微调信号后，第一信号控制器26通过电线连接开启第一气动液压缸25，第一气动液压缸25带动第一液压伸缩杆27伸缩，第一液压伸缩杆27推动第一支撑座28，第一支撑座28推动尾座本体5上下移动，实现了对磨床尾座的高度微调功能。

实施例7

请参阅图1、图2和图3，本发明提供的一种实施例：所述进给座2活动套装在固定底座1外壁顶部，固定底座1外壁侧面开设有滑动轨道槽15，进给座2外壁侧面安装有滑动块3，且滑动块3安装在滑动轨道槽15内部；

所述固定底座1内壁底部安装有第一存储气缸17，第一存储气缸17内壁底部安装有高压空气压缩机16，高压空气压缩机16外壁侧面安装有高压气管18，滑动轨道槽15外壁底部开设有高压气孔19，且高压气管18与高压气孔19连通；

进一步，进给座2侧面安装在滑动块3在固定底座1外壁侧面的滑动轨道槽15内部滑动时，高压空气压缩机16将第一存储气缸17内的空气通过高压气管18和高压气孔19泵入到滑动块3外壁底部，为滑动块3的滑动起到空气润滑的效果，提高了尾座进给调节的精度。

工作原理，校准模块采集到磨床尾座与工件中心轴线的偏移数据和尾座与磨床头部的间隙距离后，将数据传输到人机交互系统中，人机交互系统中的数据集成单元对数据进行分析并将分析数据显示在显示器上，操作员根据分析数据在远程智能操纵模块上输入微调程序代码控制轴线微调模块和进给微调模块对磨床尾座进行高精度微调；同时安全防护系统对磨床尾座工作状态数据进行实时监测，并将监测数据进行故障诊断，在出现故障时及时切断磨床电源系统，防止出现安全事故。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。