非球面磨削系统的研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

非球面磨削系统的研究［摘 要］ 大口径非球面磨床是典型的机电-体化产品，有机械机构和电气控制两大部分构成 机械是基础，电子是灵魂， 机 和 电
有机地融为-体，两者相互依存，缺-不可，两者相互配合才能实现磨削过程的自动化 由于本论文的题目为：大口径非球面光学元件控制
系统的研究，所以本文对控制系统的设计作了较详尽的论述，而对于机械部分仅对机械部分和磨削工艺做些介绍
［关键词］ 机电；控制；自动化
（南京铁道职业技术学院苏州校区，江苏苏州 215137 ）
磨床总体结构
其中机械部分由床身 液压系统 冷却系统 砂轮架 润滑系统
金刚轮架 动平衡系统 X Z直线导轨传动机构 C轴传动系统组成
实际使用时，将透镜装在工件上，由X Y C三轴联动实现对透镜的
高精度磨削加工 磨床结构示意图如图1所示
图1 磨床结构示意图
采用三轴精密数控系统控制机床各轴的进给，每个伺服轴由高精
密光栅测量进给精度并反馈到计算机，实现精密进给 伺服进给精度达
到0.5 m
而本磨床主轴采用液压动静压主轴，主轴传动系统与主轴之间增
设卸荷装置，减少传动力造成的主轴径向跳动和轴向窜动误差
磨床导轨采用精密液浮导轨导向，降低摩擦力造成的进给系统变
形误差 驱动系统采用微间隙驱动结构，消除反向间隙和纵横向偏移
量
大口径非球面磨削系统加工原理
大口径非球面磨削加工原理图如图2所示 研究非球面加工工件
误差数学模型，设计高速数据处理软件，选择高速通信硬件接口，提供
误差补偿加工数据 完成对非球面 平面加工全表面的误差测量和评
价 实现测量精度达2um
图2 系统加工原理示意图
电气控制系统
电气部分由西门子840D数控系统 驱动系统 检测反馈系统
执行机构 动态平衡系统 砂轮轴变频控制系统等组成，电气系统构成
如图3所示 CNC系统根据输入的程序，由计算机进行插补运算，形
成理想的运动轨迹 插补计算出的位置数据输出到伺服单元，控制电动
机带动执行机构，加工出所需的零件
CNC系统是由程序 输入输出设备 计算机数字控制装置（ CNC
系统）可编程控制器（ PLC ） 主轴驱动和进给驱动装置等组成
图3 电气系统构成图
电气控制系统系统采用西门子840D数控系统及611D驱动系统
控制系统通过扩展可同时控制五个驱动电机 其中-个主轴电机，四个
伺服电机，五个伺服电机可实现任意三轴联动，满足非球面加工要求
840数控系统的核心部件是NC和PLC系统
NC（ NumericalControl ）是数字控制既数控 它是根据NC程序
通过-定的算法对刀具运动轨鉴行控制
PLC（ Programmable LogicController ）是可编程的逻辑控制器
它是根据输入信号依据已编程的控制逻辑去控制执行部件
CNC是在PLC的监控下进行工作，PLC不但要监控NC，还要监
控外部执行部件 本磨床要求CNC可控制五个轴（三个进给轴X Y
B，二个旋转轴A C ）
嗅
本文先对大口径非球面磨削系统的总体结构作了分析，并给出了
系统的机械组成部分框图，然后分析了非球面磨削系统的初始加工原理
和补偿原理 介绍了砂轮的三种加工方式 最后给出了电气控制部分的
构成并描述了加工工艺
作者简介：陈庆，1984年生，男，江苏泰兴人，南京铁道职业技
术学院苏州校区，电子电气工程系，助教，硕士