基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法，其步驟是：在每次建立坐標系時，將目標坐標與機械坐標的差值存入宏變量，用數控宏變量記憶坐標刷新補償量與砂輪修整補償量，每次開機時調用程序重新計算坐標值，自動補償工件坐標；手動設定坐標時，將補償坐標后與補償前的差值存入宏變量，與砂輪金剛石坐標相加，計算出新的金剛石坐標與砂輪架安全位坐標；在磨削多檔工件的第一檔中使用量儀發出信號給CNC，在程序中使用跳轉指令，對每一次的量儀補償值進行累加，存入一個宏變量中記為量儀累積補償值；在下一次磨削前將第一次建立的坐標值減去量儀累積補償值。本發明能在磨削過程中自動補償由于機床本身重復定位精度，以及砂輪損耗所造成的誤差。
【專利說明】基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種端面外圓磨床工件磨削以及砂輪修整中對工件坐標的自動方法。【背景技術】
[0002]目前，在不帶有光柵尺的數控磨床上，由于機床本身的重復定位精度，砂輪修整中砂輪的損耗等原因常常會導致工件磨削到最后的尺寸超差。很多機床只能通過操作人員的磨削經驗在每次磨削時手動輸入來補償。這種補償方式需要在操作人員在每次磨削完成后測量工件的尺寸以計算需要補償的量。而且，隨著砂輪的損耗，補償量將會變大。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了克服現在磨床補償方式的缺點，提供一種基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法，該方法能在磨削過程中自動補償由于機床本身重復定位精度，以及砂輪損耗所造成的誤差。
[0004]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法，其步驟是:
1)建立工件坐標系，使工件的零點與工件坐標系的零點一致，在每次建立坐標系時，將目標坐標與機械坐標的差值存入宏變量，使用數控宏變量記憶坐標刷新補償量與砂輪修整補償量，在每次開機時調用程序重新計算坐標值，自動補償工件坐標；
2)在每次手動設定坐標時，將補償坐標后與補償前的差值存入宏變量，與砂輪金剛石坐標相加，計算出新的金剛石坐標與砂輪架安全位坐標；
3)在磨削多檔工件的第一檔中使用量儀進行實時在線測量，當工件磨削余量為零時，量儀發出一個信號給CNC，利用這個信號，在程序中使用跳轉指令，同時進刀結束，并將當前工件坐標值刷新為工件的目標尺寸，之后的磨削檔位將以新的坐標系進行磨削；
4)對每一次的量儀補償值進行累加，存入一個宏變量中記為量儀累積補償值。在下一次磨削前將第一次建立的坐標值減去量儀累積補償值。
[0005]本發明的有益效果是:
本發明能在磨削過程中自動補償由于機床本身重復定位精度，以及砂輪損耗所造成的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是工件零點與工件坐標系零點一致示意圖；
圖2是砂輪修整造成的偏差補償示意圖；
圖3是端面外圓磨床中砂輪導軌與臺面導軌成一角度示意圖；
圖4是用量儀進行實時在線測量示意圖。
【具體實施方式】[0007]—種基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法:
首先，在工件磨削中為了磨削的方便，需要建立一個工件坐標系，在這個坐標系中工件我們使工件的零點與工件坐標系的零點一致，但是，這樣做的話，每次開機之后又要重新建立新的坐標系，所以，在每次建立坐標系時，將目標坐標與機械坐標的差值存入宏變量，每次開機時，根據存入的宏變量再一次建立坐標系。例如:一個工件的直徑為100mm,這個時候機械坐標可能在任意位置，我們無法控制，但是，利用宏變量可以建立一個工件坐標系，在這個坐標系中，使砂輪I剛剛碰到工件2的位置的X軸坐標為100mm,這樣我們基本就可以說工件零點與工件坐標系零點一致(如圖1)。Z軸坐標可以根據不同情況設定。
[0008]在沒有建立工件坐標系之前，一般工件坐標的值并不確定。所以首先，將當前工件坐標系的值讀取下來，將這個數值儲存在一個宏變量里面，記做和ζω.。然后，將根據不同工件的需要設定一個新的坐標系，這個新的坐標值也把他存儲在一個宏變量里面，記為Χ--值和2?;?值。用這個設定值去減這個初始值:
X補償值I=X設定值—X初始值 Z補償值I=Z設定值—Z初始值
相減得到的這個值存入宏變量，記為X補償值P Zwmio
[0009]例:首先通過調用程序調用程序1000讀入當前坐標
01000
#500=0
#501=0
#502=#5021`
#503=#5022
#504=#5001
#505=#5001
#506=#5002
#507=#5002
M02
參數說明見表1。
[0010]然后調用通過程序1001
01001
IF[#500EQ0]G0T010
IF[#500EQ3.0]G0T040
IF[#500EQ4.0]G0T050
G0T0100
NlO
#502=#504-#505
#503=#506-#507
#548=#548-#502
#549=#549-#503
#544=#544-#502#545=#545-#503
G0T091
N40
#544=#504
G0T090
N50
#545=#506
G0T090
N90
#501=0
#502=0
#503=0
N91
#504=0
#505=0
#506=0
#507=0
#500=0
M98P1002
NlOO
M02
參數說明見表1。
[0011]因為磨床的特性，磨床在磨削過程中砂輪將會不斷的損耗3 (如圖2所示)，砂輪損耗后會磨削力下降，會造成工件磨削速度下降，表面產生各種紋路等問題。所以損耗后的砂輪需要進行修整，但是，在砂輪修整后砂輪直徑將會變小，如果不進行補償，在接下來的定程自動磨削中工件尺寸將會偏大。這時一般機床需要人為的憑借經驗將砂輪修整造成的偏差補償掉，非常的不方便。本方法通過將每次砂輪的修整量計算出來，儲存在一個宏變量里面，在端面外圓磨床中考慮到端面切削力的關系，砂輪導軌一般會與臺面導軌成一定的角度(如圖3所示)，所以為了保持砂輪修整后的形狀不變，端面與外圓的修整量將成一定的比例。這個比列與砂輪導軌與臺面形成的角度有關。假設機床每次外圓的修整量為X修整量，則端面方向上的修整量Z修正量為X修整量與TAN Θ的乘積，Θ為砂輪導軌與床身的角度。因為在磨床中外圓方向為直徑編程，所以所得的乘積還需要除以2。得到:
Z 修正量=(ΤΑΝΘ*χ修正量) /2
將每次砂輪修整的數值累積到一個宏變量中儲存起來，記為X補償值2，Z補償值2。
_2] X補償值2=X補償值2+X修整量Z 修正量=(ΤΑΝΘ*χ修正量) /2
Z補償值2=Ζ補償值2+Ζ修整量
由此外圓方向上的坐標X應該等于當前坐標加上變換坐標系時所產生的X補償值 1再減去砂輪修整造成的X補償值 2。[0013] χ=χ當前坐標+χ補償值1—X補償值2
端面坐標z由于兩軸聯動的關系，將于X軸的當前坐標有關系。
[0014]Z=Z當前坐標+Z補償值1-Z補償值2+(X當前坐標*SIN Θ ) /2
#564=#512
#565=#564*ΤΑΝ[Θ]
#565=#565/2
#542=#542-#564
#543=#543-#565
在每次開機時調用一次程序對上述參數進行計算，建立工件坐標系X，Z0在坐標刷新的同時需要對砂輪架安全位置進行刷新，由于砂輪修整后還需要刷新坐標系，所以在將這個程序放在作為子程序放在每一段程序之前。如程序1002
01002
G94
#101=#5021*C0S[Θ]+#548-#542 #103=#5021/2 #103=#103*SIN[Θ]
#102=#5022+#103+#519-#513
G92X#101Z#102
#100=#542/2
#524=#590*C0S[Θ]+#548-#542
#524=#524+5.0
M99
參數說明見表1。
[0015]通過上述的補償策略后，在可以保證第一次修整砂輪后工件的尺寸精度，但是，一般磨床磨削工件因為生產效率的原因，一般要磨削N根工件修整一次砂輪。那么在第一次修整砂輪之后，下一次修整砂輪之前的工件尺寸會因為砂輪在磨削中的損耗而偏大。因為這個損耗發生時，砂輪還沒有進行修整，上述的方案無法對這個損耗進行補償。所以，在上述補償的基礎上我們還需要使用量儀進行實時在線測量。在工件磨削過程中，使用量儀4可以在磨削過程中監控工件2的尺寸(圖4)，當工件2磨削余量為零時，量儀4可以發出一個信號給CNC。利用這個信號，在程序中使用跳轉指令如:G31P1U0.5F0.05，跳轉信號使用量儀在磨削余量為零時發出的信號，當得到這個信號的同時進刀結束。這樣工件的尺寸將會由量儀保證。
[0016]在實際磨床磨削過程中，工件常常包括多檔外圓需要磨削。由于磨削成本，機械結構，以及磨削速度等種種原因，無法在每一檔的磨削過程中都使用量儀進行實時的在線測量。所以，必須保證在第一檔磨削使用量儀保證，在量儀磨削余量為零發出信號后，立刻刷新工件坐標系，將外圓坐標值X刷新為第一檔工件的目標尺寸。例:當量儀磨削余量為零信號發出，這個時候假設工件的目標尺寸為90.000mm。但是，由于手動對刀中的誤差或者磨削中的砂輪損耗等原因，工件坐標系的X軸坐標與實際尺寸不符，假設為90.005_，這時再一次建立工件坐標系，將當前工件坐標值刷新為工件的目標尺寸90.000mm。這時以新建立的工件坐標系磨削下一檔外圓時，由于在磨削第一檔外圓時已經用量儀對坐標系進行補償，工件的磨削精度將大大提高。將補償前的工件坐標90.005減去刷新的工件目標尺寸90.000將這個差值存入一個宏變量中，記為量儀補償值。對每一次的量儀補償值進行累加，存入一個宏變量中記為量儀累積補償值。在下一次磨削前將第一次建立的坐標值X減去量儀累積補償值:
X2=X一量儀累積補償值
以X2再一次建立坐標系，這樣上一次的量儀補償值就在這一次磨削中先補償了。
[0017]在量儀發信后，調用子程序01003
01003 G94
#521=#591-#5001
#522=#522+#521
G92X#591Z#5002
01004 G94
#101=#5021*C0S[ Θ ]+#518-#512+#522 (量儀累積補償值)
#103=#5021/2 #103=#103*SIN[Θ]
#102=#5022+#103+#519-#51`3
G92X#101Z#102
參數說明見表1。
[0018]表1
【權利要求】
1.一種基于端面外圓磨床磨削中坐標自動補償方法，其特征在于，具體步驟是:(1)建立工件坐標系，使工件的零點與工件坐標系的零點一致，在每次建立坐標系時，將目標坐標與機械坐標的差值存入宏變量，使用數控宏變量記憶坐標刷新補償量與砂輪修整補償量，在每次開機時調用程序重新計算坐標值，自動補償工件坐標； (2)在每次手動設定坐標時，將補償坐標后與補償前的差值存入宏變量，與砂輪金剛石坐標相加，計算出新的金剛石坐標與砂輪架安全位坐標； (3)在磨削多檔工件的第一檔中使用量儀進行實時在線測量，當工件磨削余量為零時，量儀發出一個信號給CNC，利用這個信號，在程序中使用跳轉指令，同時進刀結束，并將當前工件坐標值刷新為工件的目標尺寸，之后的磨削檔位將以新的坐標系進行磨削； (4)對每一次的量儀補償值進行累加，存入一個宏變量中記為量儀累積補償值； 在下一次磨削前將第一次建立的坐標值減去量儀累積補償值。
【文檔編號】B24B49/02GK103659601SQ201310656904
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】高毅, 陳禹, 周小兵, 盧典慶 申請人:上海機床廠有限公司