本發(fā)明專利技術(shù)提供一種對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)與滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)分別與測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)相連。滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)主要由兩光電編碼器、運(yùn)動控制單元、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)組成；液壓控制子系統(tǒng)包括PID控制單元、液壓泵站、電液流量伺服閥以及壓力傳感器；測量與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由激光位移傳感器、高分辨力光電編碼以及數(shù)據(jù)處理模塊組成。本發(fā)明專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)加工、測量、液壓系統(tǒng)智能控制，自動化程度高，并易于系統(tǒng)的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了扭力軸零件的智能控制，提高了滾壓加工的效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種滾壓機(jī)床控制系統(tǒng)，具體涉及一種對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
通常條件下重型裝甲車輛的行駛條件惡劣，其傳動用扭力軸需要經(jīng)常性的工作在大負(fù)荷條件下。重型裝甲車輛的扭力軸是車輛發(fā)動機(jī)將動力傳送到輪轂的重要傳動零件，工作過程中承受著較大的扭曲及滾動載荷，因此提高扭力軸的表面質(zhì)密度及表面光潔度對提高扭力軸硬度，減少扭力軸在重復(fù)性、高強(qiáng)度下產(chǎn)生表面裂紋有著重要的作用。通過對扭力軸的滾壓光整及強(qiáng)化加工，特別是對扭力軸軸頸、輪座等處的表面加工，對提高車軸的表面質(zhì)量和疲勞強(qiáng)度起到了很大的作用。盡管車軸的滾壓光整及強(qiáng)化加工具有悠久的歷史，鐵道部已普遍應(yīng)用于車軸的表面加工，但目前所使用的設(shè)備一般都是普通車床。這種加工方法存在著勞動強(qiáng)度大、加工效率低、工件交換周期長，另外由于在加工過程中需要人工手動進(jìn)行油霧潤滑，還存在著環(huán)保性差、油液利用率低、污染環(huán)境等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工的全自動控制。實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:一種對重型裝甲車 輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)與滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)分別與測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)相連；滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)主要由兩光電編碼器、運(yùn)動控制單元、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)組成；上述各部件之間的連接關(guān)系為:兩光電編碼器各位于一伺服電機(jī)上且與伺服電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)；運(yùn)動控制單元與光電編碼器、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)分別相連；所述Z軸伺服電機(jī)與機(jī)床工作臺相連，所述主軸伺服電機(jī)與機(jī)床主軸相連；光電編碼器用于檢測與其相連的伺服電機(jī)的角速度和旋轉(zhuǎn)角度，并將所檢測到的角度信息傳輸給運(yùn)動控制單元；運(yùn)動控制單元根據(jù)與Z軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息，控制Z軸伺服電機(jī)帶動機(jī)床工作臺沿Z軸運(yùn)動，對與主軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息和測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)傳輸過來的齒根位置進(jìn)行處理，生成控制信號控制主軸伺服電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)；液壓控制子系統(tǒng)包括PID控制單元、液壓泵站、電液流量伺服閥以及壓力傳感器；其中液壓泵站輸出管路與電液流量伺服閥進(jìn)油口相連，壓力傳感器位于電液流量伺服閥出油管路，且電液流量伺服閥出油管路與機(jī)床上滾壓頭的液壓缸相連，PID控制單元分別與壓力傳感器和電液流量伺服閥的控制端相連；PID控制單元根據(jù)壓力傳感器采集的壓力值，采用PID算法實(shí)現(xiàn)對電液流量伺服閥控制端的控制；測量與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由激光位移傳感器、光電編碼以及數(shù)據(jù)處理模塊組成；其中激光位移傳感器安裝于機(jī)床溜板箱上并隨機(jī)床溜板箱移動，光電編碼器位于機(jī)床主軸箱內(nèi)且通過同步帶輪與主軸尾部相連，數(shù)據(jù)處理模塊分別與激光位移傳感器以及光電編碼相連；激光位移傳感器用于檢測扭力軸的半徑R，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；光電編碼器用于檢測主軸的旋轉(zhuǎn)角度Θ，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理裝置對接收到的旋轉(zhuǎn)角度Θ和扭力軸的半徑R進(jìn)行計(jì)算，獲取扭力軸的齒根位置，并傳輸給滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述PID算法為:根據(jù)當(dāng)前第K個(gè)采樣時(shí)刻壓力傳感器采集的壓力值V (K)，控制電液流量伺服閥出油口的油壓output (K);其中e (K)=C-V (K);其中，C為根據(jù)電液流量伺服閥出油口所需的油壓設(shè)定的控制值，e (K)為第K個(gè)采樣時(shí)刻伺服端輸出值與設(shè)定值之間的誤差值；則輸出增量Λ output為: Λ Output=KpX (e (K)-e (K-1))+Ki Xe (K)+Kd(e (Κ-2) Xe (K_l)+e (Κ_2));其中，e (K-1)為第(K-1)個(gè)采樣時(shí)刻伺服端輸入的誤差值，e (K_2)為第(K_2)個(gè)采樣時(shí)刻伺服端輸入的誤差值，output (K-1)為第(K-1)個(gè)采樣時(shí)刻控制單元輸出量；Kp=100為伺服端積分系數(shù)，Ki=50為伺服端比例系數(shù)，Kd=700為伺服端微分系數(shù)，則輸出量output (K)為:output (K) =output (K-1) +Λ output。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)計(jì)算扭力軸齒根位置的具體方法為:選取扭力軸齒形截面對應(yīng)的一組(Θ，R)，將所選取的(Θ，R)中R的次最大和次最小分別記為Rmax和Rmin,將所選取的(Θ，R)中按Θ由小到大，依次將Θ對應(yīng)的R與Rmax和Rmin比較，將第一個(gè)落在Rmin±0.3mm范圍的點(diǎn)記為S，從S開始，找到第一個(gè)落在Rmin±0.3mm范圍的點(diǎn)并記為A，找到第一個(gè)超出Rmin±0.3mm范圍的點(diǎn)記為B;則齒根位置的坐標(biāo)即為(QC，RC)，其中θ。= (θΑ+θΒ)/2,其中94為A點(diǎn)所對應(yīng)的角度，ΘΒ SB點(diǎn)所對應(yīng)的角度，R。為Θ所對應(yīng)的距離；計(jì)算出扭力軸齒根位置的坐標(biāo)(Θ。，R。)。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)還包括信號轉(zhuǎn)接板，所述信號轉(zhuǎn)接板為運(yùn)動控制單元上信號輸入輸出端口。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)還包括安裝于機(jī)床底座上的兩行程開關(guān)，且兩行程開關(guān)分別位于機(jī)床運(yùn)動的正負(fù)兩個(gè)方向上；所述行程開關(guān)用于對機(jī)床的位置進(jìn)行極限控制，當(dāng)機(jī)床運(yùn)動到行程開關(guān)所處位置時(shí)，行程開關(guān)生成到位信號并傳輸給運(yùn)動控制單元，運(yùn)動控制單元接收到到位信號時(shí)，則控制主軸伺服電機(jī)停止運(yùn)動。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)還包括PLC控制子系統(tǒng)，用于對機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行檢測并顯示。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述測量與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)還包括磁致伸縮傳感器，所述磁致伸縮傳感器安裝在液壓控制系統(tǒng)滾壓頭的液壓缸中，用于測量加工過程中液壓缸的實(shí)際位置并傳輸給外部進(jìn)行顯示。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)還包括工藝數(shù)據(jù)庫，所述工藝數(shù)據(jù)庫用于存儲扭力軸信息，所述扭力軸信息包括扭力軸的批號、加工后尺寸、加工量以及加工日期。有益效果第一、本專利技術(shù)控制系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加工、測量、液壓系統(tǒng)智能控制，自動化程度高，并易于系統(tǒng)的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了扭力軸的智能控制，提高了滾壓加工的效率。第二、本專利技術(shù)采用PID算法對滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)的輸出的液壓進(jìn)行控制，從而可實(shí)現(xiàn)恒壓力輸出，保證了對扭力軸各部分滾壓的均勻性，提高扭力軸的質(zhì)量。第三、與現(xiàn)有人工旋轉(zhuǎn)扭力軸來尋找齒根位置相比，本專利技術(shù)采用精確的算法對扭力軸的齒根位置進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)動控制單元根據(jù)計(jì)算的結(jié)果控制主軸伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，很好的提高了加工的效率。附圖說明圖1為滾壓機(jī)床示意圖；圖2為操作面板示意圖；圖3為本專利技術(shù)控制系統(tǒng)示意圖；1-機(jī)床主軸2-加工零件3-控制系統(tǒng)4-激光位移傳感器5-滾壓頭6_液壓尾座7-工作臺。具體實(shí)施例方式如圖1所示，滾壓機(jī)床主要包括機(jī)床主軸1、控制系統(tǒng)3、液壓尾座6、工作臺7等幾部分組成。需要被滾壓的扭力軸2被裝卡在主軸I上，操作者在如圖2所示的操作面板上操作.如圖3所示，本專利技術(shù)對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)與滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)分別與測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)相連。滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)主要由兩光電編碼器、運(yùn)動控制單元、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)組成；上本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)與滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)分別與測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)相連；滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)主要由兩光電編碼器、運(yùn)動控制單元、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)組成；上述各部件之間的連接關(guān)系為：兩光電編碼器各位于一伺服電機(jī)上且與伺服電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)；運(yùn)動控制單元與光電編碼器、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)分別相連；所述Z軸伺服電機(jī)與機(jī)床工作臺相連，所述主軸伺服電機(jī)與機(jī)床主軸相連；光電編碼器用于檢測與其相連的伺服電機(jī)的角速度和旋轉(zhuǎn)角度，并將所檢測到的角度信息傳輸給運(yùn)動控制單元；運(yùn)動控制單元根據(jù)與Z軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息，控制Z軸伺服電機(jī)帶動機(jī)床工作臺沿Z軸運(yùn)動，對與主軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息和測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)傳輸過來的齒根位置進(jìn)行處理，生成控制信號控制主軸伺服電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)；液壓控制子系統(tǒng)包括PID控制單元、液壓泵站、電液流量伺服閥以及壓力傳感器；其中液壓泵站輸出管路與電液流量伺服閥進(jìn)油口相連，壓力傳感器位于電液流量伺服閥出油管路，且電液流量伺服閥出油管路與機(jī)床上滾壓頭的液壓缸相連，PID控制單元分別與壓力傳感器和電液流量伺服閥的控制端相連；PID控制單元根據(jù)壓力傳感器采集的壓力值，采用PID算法實(shí)現(xiàn)對電液流量伺服閥控制端的控制；測量與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由激光位移傳感器、光電編碼以及數(shù)據(jù)處理模塊組成；其中激光位移傳感器安裝于機(jī)床溜板箱上并隨機(jī)床溜板箱移動，光電 編碼器位于機(jī)床主軸箱內(nèi)且通過同步帶輪與主軸尾部相連，數(shù)據(jù)處理模塊分別與激光位移傳感器以及光電編碼相連；激光位移傳感器用于檢測扭力軸的半徑R，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；光電編碼器用于檢測主軸的旋轉(zhuǎn)角度θ，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理裝置對接收到的旋轉(zhuǎn)角度θ和扭力軸的半徑R進(jìn)行計(jì)算，獲取扭力軸的齒根位置，并傳輸給滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)、滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)以及測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)與滾壓頭液壓控制子系統(tǒng)分別與測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)相連； 滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)主要由兩光電編碼器、運(yùn)動控制單元、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)組成；上述各部件之間的連接關(guān)系為:兩光電編碼器各位于一伺服電機(jī)上且與伺服電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)；運(yùn)動控制單元與光電編碼器、Z軸伺服電機(jī)以及主軸伺服電機(jī)分別相連；所述Z軸伺服電機(jī)與機(jī)床工作臺相連，所述主軸伺服電機(jī)與機(jī)床主軸相連； 光電編碼器用于檢測與其相連的伺服電機(jī)的角速度和旋轉(zhuǎn)角度，并將所檢測到的角度信息傳輸給運(yùn)動控制單元； 運(yùn)動控制單兀 根據(jù)與Z軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息,控制Z軸伺服電機(jī)帶動機(jī)床工作臺沿Z軸運(yùn)動，對與主軸伺服電機(jī)相連的光電編碼器傳輸過來的角度信息和測量與數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)傳輸過來的齒根位置進(jìn)行處理，生成控制信號控制主軸伺服電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)； 液壓控制子系統(tǒng)包括PID控制單元、液壓泵站、電液流量伺服閥以及壓力傳感器；其中液壓泵站輸出管路與電液流量伺服閥進(jìn)油口相連，壓力傳感器位于電液流量伺服閥出油管路，且電液流量伺服閥出油管路與機(jī)床上滾壓頭的液壓缸相連，PID控制單元分別與壓力傳感器和電液流量伺服閥的控制端相連； PID控制單元根據(jù)壓力傳感器采集的壓力值，采用PID算法實(shí)現(xiàn)對電液流量伺服閥控制端的控制； 測量與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由激光位移傳感器、光電編碼以及數(shù)據(jù)處理模塊組成；其中激光位移傳感器安裝于機(jī)床溜板箱上并隨機(jī)床溜板箱移動，光電編碼器位于機(jī)床主軸箱內(nèi)且通過同步帶輪與主軸尾部相連，數(shù)據(jù)處理模塊分別與激光位移傳感器以及光電編碼相連； 激光位移傳感器用于檢測扭力軸的半徑R，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊； 光電編碼器用于檢測主軸的旋轉(zhuǎn)角度θ，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊； 數(shù)據(jù)處理裝置對接收到的旋轉(zhuǎn)角度Θ和扭力軸的半徑R進(jìn)行計(jì)算，獲取扭力軸的齒根位置，并傳輸給滾壓運(yùn)動控制子系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述對重型裝甲車輛的扭力軸進(jìn)行滾壓強(qiáng)化的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PID算法為:根據(jù)當(dāng)前第K個(gè)采樣時(shí)刻壓力傳感器采集的壓力值V (K)，控制電液流量伺服閥出油口的油壓output (K);其中e (K) =C-V (K); 其中，C為根據(jù)電液流量伺服閥出油口所需的油壓設(shè)定的控制值，e (K)為第K個(gè)采樣時(shí)刻伺服端輸出值與設(shè)定值之間的誤差值； 則輸出增量Λ output為:Λ Output=KpX (e (K)-e (K-1))+Ki X...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王西彬，孫宏昌，鄧三鵬，李忠新，郝娟，裴家杰，孟金營，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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