一种磨齿机工件夹紧力控制系统和方法与流程

本发明涉及磨齿机，具体涉及一种磨齿机工件夹紧力控制系统和方法。

背景技术：

1、现代制造向着高速、高效率、高精密以及柔性化等方向发展，因此，对数控机床及其工装也提出了相应的要求。液压动力卡盘夹紧力大、转速高、结构紧凑，已成为中高速数控车床、磨床及车铣中心必不可少的基础性功能部件。数控机床液压动力卡盘由分别安装在机床主轴两端的拉杆缸和直线驱动动力卡盘组成，拉杆穿过机床主轴通孔连接缸内活塞杆和卡盘体活塞套，活塞通过拉杆和活塞套驱动卡盘体内的传动机构实现卡爪增力和径向同步运动从而夹紧工件。机械加工中20％－60％的加工偏差是由装夹引起的，尤其对于薄壁件的加工。磨削过程中因外界扰动以及装夹不当导致的切削力不稳定会导致振颤从而降低切削用量和工件表面质量，产生噪声，甚至会造成刀具提前报废。因此液压动力卡盘夹紧力的控制在加工过程中至关重要，尤其是薄壁件的加工。

2、传统的磨齿机工件夹具液压夹紧力的调节通常是通过plc控制电液比例阀来实现的。控制过程是plc输出模拟量电压或电流信号，比例阀把输入的电信号按比例转换成力或位移，从而对压力进行连续控制。由于比例阀接受的输入信号大小与输出压力之间是一种近似的线性关系，所以夹具夹紧力大小难以精确调节到设定值，从而会对齿轮的加工精度产生影响。

3、上述问题是目前亟待解决的。

技术实现思路

1、本发明的目的是旨在克服现有技术中存在的夹具夹紧力大小难以精确调节到设定值的缺点。

2、第一方面，本发明提供了一种磨齿机工件夹紧力控制系统，所述系统包括：plc控制器、接口模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、压力传感器、放大器、比例阀和工件液压夹具；所述plc控制器通过网口与所述接口模块相连，用于与模拟量输入模块和输出模块进行信息交互；所述模拟量输出模块与所述放大器相连，用于向放大器输出电压信号；所述放大器与所述比例阀相连，用于控制比例阀的输出液压压力；所述比例阀与所述工件液压夹具相连，用于控制工件液压夹具的夹紧力；所述压力传感器一端与所述工件液压夹具相连，另一端与所述模拟量输入模块相连，用于将获取到的工件液压夹具的夹紧力信号转换成电流信号经由模拟量输入模块反馈给plc控制器；所述plc控制器还用于基于接收到的压力传感器传输的夹紧力的电流信号闭环控制工件液压夹具的夹紧力。

3、进一步的，所述plc控制器中内置有pid控制器，用于通过所述pid控制器基于接收到的压力传感器传输的夹紧力电流信号闭环控制工件液压夹具的夹紧力在预设夹紧力范围内。

4、进一步的，所述pid控制器中包括预调节功能和精确调节功能，基于所述预调节功能和精确调节功能自动计算所述pid控制器的控制参数。

5、进一步的，所述pid控制器还包括工作模式切换功能，用于切换工作模式为预调节工作模式、精确调节工作模式和/或自动模式。

6、进一步的，所述基于所述预调节功能模块和精确调节功能模块自动计算所述pid控制器的控制参数包括：预调节功能模块确定对输出值跳变的过程响应，并搜索拐点，根据受控系统的最大上升速率与死时间计算pid控制参数；精确调节功能模块将使过程值出现恒定受限的振荡，根据该振荡的幅度和频率重新计算pid控制参数。

7、进一步的，所述plc控制器还用于，在首次夹紧时pid控制器切换到自动模式，通过压力传感器对夹紧力进行闭环控制，将夹紧力精确调节到设定值允许的误差范围内，并记录下此时plc控制器输出模拟量信号的大小，后续每次夹紧，plc控制器直接输出记录的模拟量信号。

8、进一步的，所述系统还包括报警显示模块，所述报警显示模块与所述plc控制器相连，用于当所述plc控制器检测到工件液压夹具的夹紧力超过预设的夹紧力范围时发出报警信号。

9、进一步的，所述系统还包括执行模块，所述执行模块的一端与所述plc控制器相连，用于基于所述plc控制器发出的报警信号控制机床进行回退动作。

10、第二方面，本发明提供了一种磨齿机工件夹紧力控制方法，所述方法应用于plc控制器，包括：通过plc控制器向工件液压夹具发送夹紧命令；判断夹紧力闭环调节是否完成；响应于所述夹紧力闭环调节完成，恒定输出记录的模拟量数值；判断夹紧力是否超出预设夹紧力范围；响应于夹紧力超出预设夹紧力范围，判断机床是否处于加工过程中；响应于机床处于加工过程中，控制机床进行回退操作；响应于机床未处于加工过程中，将闭环调节完成标志置零；响应于夹紧力闭环调节未完成，启动夹紧力闭环调节；判断夹紧力是否达到预设夹紧力范围内；响应于夹紧力达到预设夹紧力范围内，记录模拟量输出值，并将闭环调节完成标志置1。

11、进一步的，所述判断夹紧力闭环调节是否完成包括：plc控制器通过压力传感器对夹紧力进行闭环控制，当夹紧力精确调节到设定值允许的误差范围内时为夹紧力闭环调节完成，并记录下此时plc控制器输出模拟量信号的大小。

12、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的磨齿机工件夹紧力控制方法。

13、第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的磨齿机工件夹紧力控制方法。

14、本发明的有益效果是：本发明提供了一种磨齿机工件夹紧力控制系统，所述系统包括：plc控制器、接口模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、压力传感器、放大器、比例阀和工件液压夹具；所述plc控制器通过网口与所述接口模块相连，用于与模拟量输入模块和输出模块进行信息交互；所述模拟量输出模块与所述放大器相连，用于向放大器输出电压信号；所述放大器与所述比例阀相连，用于控制比例阀的输出液压压力；所述比例阀与所述工件液压夹具相连，用于控制工件液压夹具的夹紧力；所述压力传感器一端与所述工件液压夹具相连，另一端与所述模拟量输入模块相连，用于将获取到的工件液压夹具的夹紧力信号转换成电流信号经由模拟量输入模块反馈给plc控制器；所述plc控制器还用于基于接收到的压力传感器传输的夹紧力的电流信号闭环控制工件液压夹具的夹紧力。plc通过闭环控制功能将夹紧力准确调整到设定范围，从而可实现对工件夹紧力的可靠精确快速控制。

技术特征：

1.一种磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述系统包括：plc控制器、接口模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、压力传感器、放大器、比例阀和工件液压夹具；

2.根据权利要求1所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述plc控制器中内置有pid控制器，用于通过所述pid控制器基于接收到的压力传感器传输的夹紧力电流信号闭环控制工件液压夹具的夹紧力在预设夹紧力范围内。

3.根据权利要求2所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述pid控制器中包括预调节功能和精确调节功能，基于所述预调节功能和精确调节功能自动计算所述pid控制器的控制参数。

4.根据权利要求3所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述pid控制器还包括工作模式切换功能，用于切换工作模式为预调节工作模式、精确调节工作模式和/或自动模式。

5.根据权利要求3所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述基于所述预调节功能和精确调节功能自动计算所述pid控制器的控制参数包括：预调节功能模块确定对输出值跳变的过程响应，并搜索拐点，根据受控系统的最大上升速率与死时间计算pid控制参数；精确调节功能模块将使过程值出现恒定受限的振荡，根据该振荡的幅度和频率重新计算pid控制参数。

6.根据权利要求1所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述plc控制器还用于，在首次夹紧时pid控制器切换到自动模式，通过压力传感器对夹紧力进行闭环控制，将夹紧力精确调节到设定值允许的误差范围内，并记录下此时plc控制器输出模拟量信号的大小，后续每次夹紧，plc控制器直接输出记录的模拟量信号。

7.根据权利要求1所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述系统还包括报警显示模块，所述报警显示模块与所述plc控制器相连，用于当所述plc控制器检测到工件液压夹具的夹紧力超过预设的夹紧力范围时发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的磨齿机工件夹紧力控制系统，其特征在于，所述系统还包括执行模块，所述执行模块的一端与所述plc控制器相连，用于基于所述plc控制器发出的报警信号控制机床进行回退动作。

9.一种磨齿机工件夹紧力控制方法，所述方法应用于plc控制器，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的磨齿机工件夹紧力控制方法，其特征在于，所述判断夹紧力闭环调节是否完成包括：

技术总结本发明提供了一种磨齿机工件夹紧力控制系统和方法，包括：PLC控制器通过网口与所述接口模块相连，用于与模拟量输入模块和输出模块进行信息交互；模拟量输出模块与放大器相连，用于向放大器输出电压信号；放大器与比例阀相连，用于控制比例阀的输出液压压力；比例阀与工件液压夹具相连，用于控制工件液压夹具的夹紧力；压力传感器一端与工件液压夹具相连，另一端与模拟量输入模块相连，用于将获取到的工件液压夹具的夹紧力信号转换成电流信号反馈给PLC控制器；PLC控制器还用于基于接收到的压力传感器传输的夹紧力的电流信号闭环控制工件液压夹具的夹紧力。PLC通过闭环控制功能将夹紧力准确调整到设定范围，从而可实现对工件夹紧力的可靠精确快速控制。技术研发人员：马科达,王春受保护的技术使用者：浙江陀曼智能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9