一种磨削薄片试样的装置及其自动化控制方法

本发明涉及磨削设备，尤其涉及一种磨削薄片试样的装置及其自动化控制方法。

背景技术：

1、在材料表面改性领域，通常需要对金属材料的微观织构、形貌、官能团等肉眼不可见的特征进行检测和表征，所需的仪器主要包括傅里叶红外光谱分析仪、x射线衍射仪、扫描电镜等。根据检测仪器的功能要求，需要事先将材料加工成薄片试样，薄片试样的具体尺寸为20mm*40mm*3mm。

2、由于金属材料表面通常存在氧化层，氧化层对检测结果有显著影响，因此为了准确获得材料的各项数据特征，需要事先将氧化层去除，因此需要对材料的检测表面进行打磨，目标是获得具有低粗糙度以及镜面效果的金属表面。

3、目前对材料的检测表面进行打磨的方法有人工打磨和机器打磨，人工打磨金属材料表面氧化层的操作步骤为：(1)将薄片试样镶嵌在液体树脂材料中，只将需要打磨的表面露出；(2)加热使树脂材料加速固化；(3)利用不同目数的砂纸对加工表面进行打磨，直至达到目标效果，人工打磨耗时较长，且打磨效果受人为因素影响较大；市面上存在的金属打磨设备价格昂贵，且操作繁琐。

技术实现思路

1、本发明公开的一种磨削薄片试样的装置及其自动化控制方法，解决了当前人工打磨试样表面效率低、耗时长；和当前打磨机器价格昂贵且操作繁琐的问题，实现对不同形状和尺寸的薄片试样在不同的角度和位置上施加不同的磨削力度，有效提升了磨削效率，且机械结构简单，便于操作。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

3、本发明一方面公开一种磨削薄片试样的装置，包括支撑底板和支撑背板，所述支撑底板上固定有第一电机，所述第一电机的输出轴连接有主动轮，所述支撑底板上转动连接有从动轮，所述主动轮和所述从动轮通过砂带连接；所述支撑背板上固定安装有第一安装板和第二安装板，所述第一安装安和所述第二安装板之间设置直线导轨，所述第一安装板上固定连接有滚珠丝杠，所述第二安装板上固定连接有承重板，且所述滚珠丝杆的第一滑块通过第一弹性部件连接所述承重板，所述直线导轨的第二滑块固定连接所述承重板，所述承重板固定连接z型支架，所述z型支架连接夹具体，第二安装板朝向所述支撑底板的端面上固定安装有第二电机，所述第二电机驱动所述滚珠丝杠；

4、所述夹具体包括上层壳体、上层封盖、中层壳体、中层封盖、下层壳体和底板，所述上层壳体固定连接所述上层封盖，所述上层壳体固定连接所述z型支架，所述中层封盖的上端面固定连接所述中层壳体，所述中层封盖的下端面可拆卸的连接所述下层壳体，所述下层壳体固定连接所述底板，所述底板上设置有旋钮和夹紧装置，以夹紧待加工工件；

5、所述夹具体上还设置有按钮，所述按钮依次经所述上层壳体和上层封盖，安装在所述中层壳体上，且所述中层壳体朝向所述支撑底板的端面上开设有与所述按钮的底座相仿形的锁紧槽，所述按钮的轴向还安装有弹簧，且初始状态下，所述弹簧被压紧在所述上层壳体和上层封盖之间。

6、进一步地，所述主动轮和所述从动轮之间还设置有张紧轮。

7、进一步地，所述第一弹性部件为弹簧。

8、进一步地，所述底板上固定有固定支架，所述固定支架上固定有夹紧装置，所述夹紧装置包括第一连接杆、第二连接杆、主动杆和从动杆，所述固定支架上转动连接有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆之间连接有主动杆和从动杆，且所述旋钮的螺杆终端抵靠所述主动杆的一端。

9、进一步地，所述从动杆的一端通过第二弹性部件连接所述固定支架。

10、进一步地，所述支撑底板上固定有磨削平台，所述张紧轮通过悬臂转动连接所述磨削平台，且所述悬臂通过第三弹性部件连接所述磨削平台。

11、进一步地，所述第二弹性部件为弹簧。

12、进一步地，所述第三弹性部件为弹簧。

13、进一步地，磨削薄片试样的装置上还安装有激光测距系统，所述激光测距系统包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器固定安装在所述第一安装板上，所述激光接收器安装在所述称重板上。

14、本发明另一方面公开一种磨削薄片试样的装置的自动化控制方法，包括以下步骤：

15、第一电机驱动主动轮沿顺时针方向转动从而带动砂带运动；

16、第二电机驱动滚珠丝杠转动从而实现第一滑块的上下移动；

17、固定在第一安装板上的激光发射器发射激光，固定在称重板上的激光接收器接收激光发射器发射的激光；

18、第二电机驱动滚珠丝杠转动使第一滑块匀速向下运动，夹具体也随之运动，第一弹性部件处于原始伸长状态，激光测距系统检测到的距离的增长量始终与第一滑块的位移量保持一致，根据距离随时间的变化形成初始距离变化曲线；

19、当夹具体中夹持的工件下表面与砂带表面相接触时，第一弹性部件开始压缩，激光测距系统检测到的实际距离与初始距离变化曲线产生偏差；

20、通过建模计算距离偏差曲线并将检测到的模拟量信号转换成驱动第二电机转速的电信号，以调整第二电机的转速，进而调整压力。

21、有益技术效果：

22、1.本发明公开一种磨削薄片试样的装置解决了当前人工打磨试样表面效率低、耗时长；和当前打磨机器价格昂贵且操作繁琐的问题，实现对不同形状和尺寸的薄片试样在不同的角度和位置上施加不同的磨削力度，有效提升了磨削效率，且机械结构简单，便于操作；

23、2.本发明中，所述底板上固定有固定支架，所述固定支架上转动连接有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆之间连接有主动杆和从动杆，且所述旋钮的螺杆终端抵靠所述主动杆的一端，可通过旋转旋钮调整主动杆和从动杆之间的距离，以适应不同尺寸、形状的薄片试样；

24、3.本发明中，所述夹具体上还设置有按钮，所述按钮依次经所述上层壳体和上层封盖，安装在所述中层壳体上，且所述中层壳体朝向所述支撑底板的端面上开设有与所述按钮的底座相仿形的锁紧槽，所述按钮的轴向还安装有弹簧，且初始状态下，所述弹簧被压紧在所述上层壳体和上层封盖之间，当按下按钮后，可改变中层壳体以下部分的方向，可以在不同的角度和位置上施加打磨力，以更好地满足薄片零件的制备需求；

25、4.本发明中，所述滚珠丝杆的第一滑块通过第一弹性部件连接所述承重板，既可以做到缓冲保护的作用，又可以方便检测位移差；

26、5.本发明中，夹具体通过z型支架与承重板连接，减少了夹具体因悬伸长度过大而产生竖直方向上的倾斜，尽可能的避免系统误差。

技术特征：

1.一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，包括支撑底板(1)和支撑背板(2)，所述支撑底板(1)上固定有第一电机(11)，所述第一电机(11)的输出轴连接有主动轮(12)，所述支撑底板(1)上转动连接有从动轮(13)，所述主动轮(12)和所述从动轮(13)通过砂带(14)连接；所述支撑背板(2)上固定安装有第一安装板(21)和第二安装板(22)，所述第一安装安(21)和所述第二安装板(22)之间设置直线导轨(23)，所述第一安装板(21)上固定连接有滚珠丝杠(24)，所述第二安装板(22)上固定连接有承重板(25)，且所述滚珠丝杆(24)的第一滑块(241)通过第一弹性部件(261)连接所述承重板(25)，所述直线导轨(23)的第二滑块(231)固定连接所述承重板(25)，所述承重板(25)固定连接z型支架(26)，所述z型支架(26)连接夹具体(27)，第二安装板(22)朝向所述支撑底板(1)的端面上固定安装有第二电机(31)，所述第二电机驱动所述滚珠丝杠(24)；

2.根据权利要求1所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述主动轮(12)和所述从动轮(13)之间还设置有张紧轮(15)。

3.根据权利要求1所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述第一弹性部件(261)为弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述底板(276)上固定有固定支架(277)，所述固定支架(277)上固定有夹紧装置，所述夹紧装置包括第一连接杆(278)、第二连接杆(279)、主动杆(280)和从动杆(281)，所述固定支架(277)上转动连接有第一连接杆(278)和第二连接杆(279)，所述第一连接杆(278)和所述第二连接杆(279)之间连接有主动杆(280)和从动杆(281)，且所述旋钮(28)的螺杆终端抵靠所述主动杆(280)的一端。

5.根据权利要求4所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述从动杆(281)的一端通过第二弹性部件(29)连接所述固定支架(277)。

6.根据权利要求2所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述支撑底板(1)上固定有磨削平台(16)，所述张紧轮(15)通过悬臂(17)转动连接所述磨削平台(16)，且所述悬臂(17)通过第三弹性部件(18)连接所述磨削平台(16)。

7.根据权利要求5所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述第二弹性部件(29)为弹簧。

8.根据权利要求6所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，所述第三弹性部件(18)为弹簧。

9.根据权利要求1所述的一种磨削薄片试样的装置，其特征在于，磨削薄片试样的装置上还安装有激光测距系统，所述激光测距系统包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器固定安装在所述第一安装板(21)上，所述激光接收器安装在所述称重板(25)上。

10.根据权利要求9所述的一种磨削薄片试样的装置的自动化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种磨削薄片试样的装置及其自动化控制方法，涉及磨削设备技术领域，夹具体可改变方向，底板上固定有固定支架，所述固定支架上转动连接有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆之间连接有主动杆和从动杆，且所述旋钮的螺杆终端抵靠所述主动杆的一端，可通过旋转旋钮实现对不同形状和尺寸的薄片试样的夹持，通过转动夹具体使得薄片试样在不同的角度和位置上施加磨削力度，有效提升磨削效率，且机械结构简单，便于操作。

技术研发人员：叶霞,周燚,杨晓红,范振敏
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14