专利名称：一种轴承内孔切削加工系统的制造方法
技术领域：
本发明属于数控铣床，是一种非常适合铣削轴承内孔的数控加工系统。
在轴承制造业中，为了产品的升级换代，轴承各加工部位的内孔加工精度应在原有基础上提高50%以上目前国外多采用自适应控制系统来解决这个问题，即由被控对象、识别器和控制器三部分组成。为提高切割效率和精度，受控对象切割装置借助约束进行国际更新。在自适应控制的基础上，我们生产了更先进的数控机床大连轴承磨床，如台湾精机股份有限公司的切削残渣自适应控制机床，用于轴承套圈的内圆切削。在我国，加工轴承工厂所使用的专用机床，在1950年代仍是从南斯拉夫进口的。由于机械结构间隙过大、重复进给、精度低、补偿调节机构灵敏度差等问题，重庆师范大学与北旭轴承回收将“3486”磨床翻新成CNC机床CNC装置整体框图等（
如图1）。在美国引进更先进的数控机床，不仅会消耗大量外汇，还会导致在国外还能使用的机床闲置浪费。以改造后的“3486”数控机床为例，仍需要机上在线孔径动态检测装置，即检测头通过专用进给机构同步进退，随时检测型腔规格并且由于其数控装置的专用性较差，单片机比较老旧（8位TP-801)，数控功能受限于单片机和固化介质-自适应控制系统（仅对规格信息进行处理、计算等），在切割过程中存在一些不足，如需要多次停止步进电机，经过不断测试和报告后重新切割，以及规格精度的小幅提升（规格发散度为0.01mm）。
本发明的目的是提供一种轴承内孔切削加工系统，即数控机床。外接检测装置（成品孔径检测器和电压互感器）主要构成数控装置，并装配相应的切割装置，克服了现有技术的不足。
本发明整体结构为轴承内孔切削加工系统，由单螺栓微机控制装置1、外置手动检测器2、3、步进电机4组成，将传动装置5和切割装置6组装在一起，其特征是组装在单相电力线上的成品孔径探测器2和电压互感器3与微机控制装置1的输入端相连，微机控制装置电源的输出端与步进电机4相连，步进电机通过传动装置5与切割加工装置6相连，单相中频电源7相连与切割加工装置中的中频电机12。
具体结构和设备选型设置分别为：微机控制装置的硬件部分包括单片机10、模数转换器9连接在模拟电子开关插座上本机接模数转换器隔离放大器的输出端，电流互感器3的幅度校验器8、，外孔径手动检测器2；功率放大器11与单枪栓的输出端口连接。切削加工装置6的主要加工预制部件包括装配有中频电机的加工进给装置，可提供刀架滑块14和装配在两者之间的切削头13。
单栓10为IACX-92系列16位单片机，具有4通道A/D转换器，29个I/O并行插座，用于固化所有控制系统程序的存储器，以及用于计算的RAM存储器；探测器2可选用传统的电动千分尺或气动孔径探测器，电压互感器可选用传统的霍尔变压器，一般为3-5匝。
微机软件部分，如微机的控制系统和支撑系统，是用与单片机相对应的汇编语言或其他算法语言在至少一个芯片中编程的。主控系统有两种自适应控制，其中三种是 主控系统为规格精度自适应控制，包括进给量的估计方法和参数辨识方法；其中一个配套的控制系统是切割过程中的弹性慢化自适应控制，它主要基于弹性慢化终端控制。 .
本发明附图包括图1，图1为“3486”数控机床的数控装置整体框图。
图。图2为切削加工系统整体结构示意图。
图。图3为本发明的控制系统框图。
图。图4是ROM中控制系统的框图。
附图是本发明实施例的一个例子，下面结合附图作进一步的说明。图1中各视口内容如下：I为步进电机启动，II为检测规格，3为插座，IV为插座，Ⅴ为磨架收卷，Ⅵ为功放电路中，Ⅶ为步进电机，控制步进电机前进后退的脉冲信号从插座Ⅳ输出。其主要功能是1、TP-801单板机利用过程中固化的自适应预报控制软件程序，对规格信息进行处理，计算确定步进的进、停、退、磨。马达。倒回机架。 2、单板机分析计算出规格信息后，当需要抛光框快速退出时，插座电路IV发出快速返回信号，通过熔断器控制抛光框快速返回。 3、单板机通过软件编程循环发送脉冲，经过放大和扬声器后，驱动步进电机停止或前后运行。由于系统中的数控软件程序包括主程序和中断程序两部分，结合上面的框图可以看出上述数控机床的缺点是很明显的。
图2中每一帧的内容如前所述，图3、中每个视口的内容是15是双矩阵识别处理终端参数，16是估计的固定范围进给，17是修正后的固定范围进给，18对u和ui()相互比较，19为进给增量，20为动态切削过程，21为磨盘电机电压测量值，22为动态参数切割工艺标识，23为成品孔径外检。
图4是用单片机对应的汇编语言或其他算法语言编译的两个自适应控制系统和支持控制系统的框图。每个视口中的内容为24，用于程序初始化和参数设置。 , 25是确定起始位置并改进动态参数辨识的初始矩阵，26是构造末端参数辨识矩阵来修正起始进给位置，27是估计固定进给步数，28是快速进给(ui+1)@ >,29为磨盘电机电压I的测量值,30为修正定范围进给步数,31为进给量(ui+△ui),32为测量电压I ,33为动态参数反推识别,34为预测处理进给增量△ui,35为测量电压,36为柔性终端控制,37为回退,38为成品孔径手动检测机下，39为切割端子参数的反推识别。
下面将进一步解释这两个框图中出现的符号和系统框图。符号yg代表孔径设定值，y代表成品孔径，u(ul)代表定程进料步数，ui代表进料步数。 , uc 表示初始切入的进给步数，△ui 表示预测进给增量，I 表示测量的磨削电机电压，Io 表示加工过程中磨削电机电压的设定值，Ic 表示磨削电机初始切入电压设定值，代表终端电机电压设定值，Id代表终端控制电压。
系统框图中，除15、16、23为离线控制外，其余均为在线控制。另外，视口ui(k+1)=ui(k)+△ui(k)表示驱动装置，包括步进电机和功率放大器。20为被控对象，即切割加工装置（和中频电机）组装的加工进给刀架滚轮14和切削头（磨盘）21也指磨盘电机电压检测器-霍尔电压互感器，23对应英国产的常规电测微计-型，或气动孔径检测 这四个部分属于切割加工系统的硬件，系统框图的其他内容都是编程固化的。
加工系统的两个自适应控制，其中主要控制部分是规格精度的自适应控制，包括进给量的估计和参数辨识的技巧。估计公式为u=[(φt/2-re)(1+KRE)+KDE×δI]/B-KRE×Uc。式中，φt为孔径设定值，B为进给传动装置的传动比（0.2μm/step），re为各型腔加工前刀头直径，KRE为切入时切割头的电机电压。弹性屈服值的增量换算系数，KDE表示切割头的腐蚀系数，均由参数标识，Uc表示磨头接触工件的步数腔。参数辨识方法采用双矩阵重复最小二乘法。
支持切割和切割弹性自适应控制，其对应的物理描述为1、在切割和切割过程中，瞬时型腔尺寸y(t)和切割头架进给u (t)、磨头直径Vg和切入弹性Z(t)之间应该有y(t)=u(t)-Z(t)+rg的物理关系。由于磨盘电机绕组电压与弹性成品率呈近似线性对应关系，加工系统采用电压互感器测量电机绕组电压，并可通过微机系统控制，替代了其他传统的检测和控制方式。与上述理论对应的弹性谦逊相关参数辨识多项式为I1(K+1)=K1I1(K)+K2△u(K)，其中I1代表转子电压。在实际加工过程中，I1通过电压由变压器和幅值测量仪转换成直流电流，然后通过A/D转换器（9)）转换成相应的数字输入单片机。进给增量△u(K)的估计公式为△ u(K)=I0/K2-(K1/K2)I1(K)。其中，I0为磨盘电机空载绕组电压，I1(K)为预测值进刀和切割时的转子电压，K1、K2为在线检测的识别系数。
综上所述，可以看出该系统对初切时的毛坯孔径φ、磨盘直径的变化、磨盘的瞬时位置、进给量都具有很强的耐受性磨盘的磨损量、车削全过程的弹性。是检测和控制的终端灵活性和谦逊性等主要参数。
本发明所取得的技术进步是1、取消了机上在线孔径动态检测装置，增加或保留成品孔径手动检测装置，为提高加工精度提供人工检测手段，无需人工检查。
2、使用电压互感器在线检测磨盘转动时，电机绕组的电压直接反馈整个加工过程中的弹性变化。很可能通过单片机控制切削过程结束时的弹性终值，从而增强加工过程。准确性的重大改进。
3、选用专用的微机控制装置和功能更齐全的ROM存储器，实现更复杂的控制估计，具有成本低、软件技术方便等特点。
4、轴承内孔加工系统可用于现有国外机床的翻新改造，变成数控机床。 轴承内孔加工精度的检测偏差在1μm的情况下，仿真精度在±1.5μm以内。
电源请求
1.一种轴承内孔切削加工系统主要由单螺栓微机控制装置1、外置手动检测器2、3、步进电机4、传动装置5与切割加工装置6组装在一起，其特征在于，组装在单相电力线上的成品孔径探测器2和电压互感器3与微机控制装置1的输入端相连。 ，而微机控制装置的输出端与步进电机4相连接，步进电机通过传动装置5与切割加工装置6相连接，单相中频电源7与中间相连接。切割加工装置中的变频电机12。
2.根据权利要求1所述的切削加工系统，其特征在于，所述微机控制装置的硬件部分包括单片机70、模数转换器9接机器上的模拟电子开关插座和隔离放大器的输出端接模数转换器、幅度校验器8、电流互感器3、外孔径手动检测器2；功率放大器11与单枪栓的输出端口连接。切削加工装置6的主要加工预制部件包括装配有中频电机的加工进给能量刀架滑板14和装配在两者之间的切割头13。
3.根据权利要求1或2所述的切削加工系统，其特征在于，所述单螺栓10为IACX-92系列16位单片机，4通道A/D转换器，29 I/o 并行插座和内存用于固化所有控制系统程序，RAM内存用于操作；成品孔径外探测器2可选用常规电动千分尺或气动孔径探测器，变压器选用常规霍尔变压器，一般为3-5匝。
4.如权利要求1所述的切削加工系统，其特征在于，所述微机的控制系统、支撑系统等微机软件部分采用汇编语言或与所述单片机对应的其他算法语言进行编程。微机和固化在至少1个中，主控系统有两个自适应控制，第二个是主控系统，即规范精度自适应控制，它包括进料的估计方法和参数辨识方法数量;一是支持控制系统。对于切割过程中的弹性慢化自适应控制大连轴承磨床，主要采用弹性慢化终端控制。
全文摘要
本发明属于数控铣床，是一种非常适合铣削轴承内孔的数控加工系统。该系统主要由更先进的微机控制装置IACX-92系列单片机、功能更全的在机凝固块和外接检测装置（成品孔径检测仪和电压互感器）组成数控装置，并配备相应的切割加工。设备。只有通过该系统，步进电机才能在整个切割过程中不间断地运行。具有微机控制功能齐全、结构简单合理、成本低廉、应用范围广等特点。
文件编号/8
发布日期 1994 年 12 月 28 日 申请日期 1993 年 6 月 26 日 优先权日期 1993 年 6 月 26 日
发明人王彦池申请人：湖南机电大学
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