基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法，其步骤是：在每次建立坐标系时，将目标坐标与机械坐标的差值存入宏变量，用数控宏变量记忆坐标刷新补偿量与砂轮修整补偿量，每次开机时调用程序重新计算坐标值，自动补偿工件坐标；手动设定坐标时，将补偿坐标后与补偿前的差值存入宏变量，与砂轮金刚石坐标相加，计算出新的金刚石坐标与砂轮架安全位坐标；在磨削多档工件的第一档中使用量仪发出信号给CNC，在程序中使用跳转指令，对每一次的量仪补偿值进行累加，存入一个宏变量中记为量仪累积补偿值；在下一次磨削前将第一次建立的坐标值减去量仪累积补偿值。本发明能在磨削过程中自动补偿由于机床本身重复定位精度，以及砂轮损耗所造成的误差。
【专利说明】基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种端面外圆磨床工件磨削以及砂轮修整中对工件坐标的自动方法。【背景技术】
[0002]目前，在不带有光栅尺的数控磨床上，由于机床本身的重复定位精度，砂轮修整中砂轮的损耗等原因常常会导致工件磨削到最后的尺寸超差。很多机床只能通过操作人员的磨削经验在每次磨削时手动输入来补偿。这种补偿方式需要在操作人员在每次磨削完成后测量工件的尺寸以计算需要补偿的量。而且，随着砂轮的损耗，补偿量将会变大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现在磨床补偿方式的缺点，提供一种基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法，该方法能在磨削过程中自动补偿由于机床本身重复定位精度，以及砂轮损耗所造成的误差。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法，其步骤是:
1)建立工件坐标系，使工件的零点与工件坐标系的零点一致，在每次建立坐标系时，将目标坐标与机械坐标的差值存入宏变量，使用数控宏变量记忆坐标刷新补偿量与砂轮修整补偿量，在每次开机时调用程序重新计算坐标值，自动补偿工件坐标；
2)在每次手动设定坐标时，将补偿坐标后与补偿前的差值存入宏变量，与砂轮金刚石坐标相加，计算出新的金刚石坐标与砂轮架安全位坐标；
3)在磨削多档工件的第一档中使用量仪进行实时在线测量，当工件磨削余量为零时，量仪发出一个信号给CNC，利用这个信号，在程序中使用跳转指令，同时进刀结束，并将当前工件坐标值刷新为工件的目标尺寸，之后的磨削档位将以新的坐标系进行磨削；
4)对每一次的量仪补偿值进行累加，存入一个宏变量中记为量仪累积补偿值。在下一次磨削前将第一次建立的坐标值减去量仪累积补偿值。
[0005]本发明的有益效果是:
本发明能在磨削过程中自动补偿由于机床本身重复定位精度，以及砂轮损耗所造成的误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是工件零点与工件坐标系零点一致示意图；
图2是砂轮修整造成的偏差补偿示意图；
图3是端面外圆磨床中砂轮导轨与台面导轨成一角度示意图；
图4是用量仪进行实时在线测量示意图。
【具体实施方式】[0007]—种基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法:
首先，在工件磨削中为了磨削的方便，需要建立一个工件坐标系，在这个坐标系中工件我们使工件的零点与工件坐标系的零点一致，但是，这样做的话，每次开机之后又要重新建立新的坐标系，所以，在每次建立坐标系时，将目标坐标与机械坐标的差值存入宏变量，每次开机时，根据存入的宏变量再一次建立坐标系。例如:一个工件的直径为100mm,这个时候机械坐标可能在任意位置，我们无法控制，但是，利用宏变量可以建立一个工件坐标系，在这个坐标系中，使砂轮I刚刚碰到工件2的位置的X轴坐标为100mm,这样我们基本就可以说工件零点与工件坐标系零点一致(如图1)。Z轴坐标可以根据不同情况设定。
[0008]在没有建立工件坐标系之前，一般工件坐标的值并不确定。所以首先，将当前工件坐标系的值读取下来，将这个数值储存在一个宏变量里面，记做和ζω.。然后，将根据不同工件的需要设定一个新的坐标系，这个新的坐标值也把他存储在一个宏变量里面，记为Χ--值和2?;?值。用这个设定值去减这个初始值:
X补偿值I=X设定值—X初始值 Z补偿值I=Z设定值—Z初始值
相减得到的这个值存入宏变量，记为X补偿值P Zwmio
[0009]例:首先通过调用程序调用程序1000读入当前坐标
01000
#500=0
#501=0
#502=#5021`
#503=#5022
#504=#5001
#505=#5001
#506=#5002
#507=#5002
M02
参数说明见表1。
[0010]然后调用通过程序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
参数说明见表1。
[0011]因为磨床的特性，磨床在磨削过程中砂轮将会不断的损耗3 (如图2所示)，砂轮损耗后会磨削力下降，会造成工件磨削速度下降，表面产生各种纹路等问题。所以损耗后的砂轮需要进行修整，但是，在砂轮修整后砂轮直径将会变小，如果不进行补偿，在接下来的定程自动磨削中工件尺寸将会偏大。这时一般机床需要人为的凭借经验将砂轮修整造成的偏差补偿掉，非常的不方便。本方法通过将每次砂轮的修整量计算出来，储存在一个宏变量里面，在端面外圆磨床中考虑到端面切削力的关系，砂轮导轨一般会与台面导轨成一定的角度(如图3所示)，所以为了保持砂轮修整后的形状不变，端面与外圆的修整量将成一定的比例。这个比列与砂轮导轨与台面形成的角度有关。假设机床每次外圆的修整量为X修整量，则端面方向上的修整量Z修正量为X修整量与TAN Θ的乘积，Θ为砂轮导轨与床身的角度。因为在磨床中外圆方向为直径编程，所以所得的乘积还需要除以2。得到:
Z 修正量=(ΤΑΝΘ*χ修正量) /2
将每次砂轮修整的数值累积到一个宏变量中储存起来，记为X补偿值2，Z补偿值2。
_2] X补偿值2=X补偿值2+X修整量Z 修正量=(ΤΑΝΘ*χ修正量) /2
Z补偿值2=Ζ补偿值2+Ζ修整量
由此外圆方向上的坐标X应该等于当前坐标加上变换坐标系时所产生的X补偿值 1再减去砂轮修整造成的X补偿值 2。[0013] χ=χ当前坐标+χ补偿值1—X补偿值2
端面坐标z由于两轴联动的关系，将于X轴的当前坐标有关系。
[0014]Z=Z当前坐标+Z补偿值1-Z补偿值2+(X当前坐标*SIN Θ ) /2
#564=#512
#565=#564*ΤΑΝ[Θ]
#565=#565/2
#542=#542-#564
#543=#543-#565
在每次开机时调用一次程序对上述参数进行计算，建立工件坐标系X，Z0在坐标刷新的同时需要对砂轮架安全位置进行刷新，由于砂轮修整后还需要刷新坐标系，所以在将这个程序放在作为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
参数说明见表1。
[0015]通过上述的补偿策略后，在可以保证第一次修整砂轮后工件的尺寸精度，但是，一般磨床磨削工件因为生产效率的原因，一般要磨削N根工件修整一次砂轮。那么在第一次修整砂轮之后，下一次修整砂轮之前的工件尺寸会因为砂轮在磨削中的损耗而偏大。因为这个损耗发生时，砂轮还没有进行修整，上述的方案无法对这个损耗进行补偿。所以，在上述补偿的基础上我们还需要使用量仪进行实时在线测量。在工件磨削过程中，使用量仪4可以在磨削过程中监控工件2的尺寸(图4)，当工件2磨削余量为零时，量仪4可以发出一个信号给CNC。利用这个信号，在程序中使用跳转指令如:G31P1U0.5F0.05，跳转信号使用量仪在磨削余量为零时发出的信号，当得到这个信号的同时进刀结束。这样工件的尺寸将会由量仪保证。
[0016]在实际磨床磨削过程中，工件常常包括多档外圆需要磨削。由于磨削成本，机械结构，以及磨削速度等种种原因，无法在每一档的磨削过程中都使用量仪进行实时的在线测量。所以，必须保证在第一档磨削使用量仪保证，在量仪磨削余量为零发出信号后，立刻刷新工件坐标系，将外圆坐标值X刷新为第一档工件的目标尺寸。例:当量仪磨削余量为零信号发出，这个时候假设工件的目标尺寸为90.000mm。但是，由于手动对刀中的误差或者磨削中的砂轮损耗等原因，工件坐标系的X轴坐标与实际尺寸不符，假设为90.005_，这时再一次建立工件坐标系，将当前工件坐标值刷新为工件的目标尺寸90.000mm。这时以新建立的工件坐标系磨削下一档外圆时，由于在磨削第一档外圆时已经用量仪对坐标系进行补偿，工件的磨削精度将大大提高。将补偿前的工件坐标90.005减去刷新的工件目标尺寸90.000将这个差值存入一个宏变量中，记为量仪补偿值。对每一次的量仪补偿值进行累加，存入一个宏变量中记为量仪累积补偿值。在下一次磨削前将第一次建立的坐标值X减去量仪累积补偿值:
X2=X一量仪累积补偿值
以X2再一次建立坐标系，这样上一次的量仪补偿值就在这一次磨削中先补偿了。
[0017]在量仪发信后，调用子程序01003
01003 G94
#521=#591-#5001
#522=#522+#521
G92X#591Z#5002
01004 G94
#101=#5021*C0S[ Θ ]+#518-#512+#522 (量仪累积补偿值)
#103=#5021/2 #103=#103*SIN[Θ]
#102=#5022+#103+#519-#51`3
G92X#101Z#102
参数说明见表1。
[0018]表1
【权利要求】
1.一种基于端面外圆磨床磨削中坐标自动补偿方法，其特征在于，具体步骤是:(1)建立工件坐标系，使工件的零点与工件坐标系的零点一致，在每次建立坐标系时，将目标坐标与机械坐标的差值存入宏变量，使用数控宏变量记忆坐标刷新补偿量与砂轮修整补偿量，在每次开机时调用程序重新计算坐标值，自动补偿工件坐标； (2)在每次手动设定坐标时，将补偿坐标后与补偿前的差值存入宏变量，与砂轮金刚石坐标相加，计算出新的金刚石坐标与砂轮架安全位坐标； (3)在磨削多档工件的第一档中使用量仪进行实时在线测量，当工件磨削余量为零时，量仪发出一个信号给CNC，利用这个信号，在程序中使用跳转指令，同时进刀结束，并将当前工件坐标值刷新为工件的目标尺寸，之后的磨削档位将以新的坐标系进行磨削； (4)对每一次的量仪补偿值进行累加，存入一个宏变量中记为量仪累积补偿值； 在下一次磨削前将第一次建立的坐标值减去量仪累积补偿值。
【文档编号】B24B49/02GK103659601SQ201310656904
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】高毅, 陈禹, 周小兵, 卢典庆 申请人:上海机床厂有限公司