一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统及方法与流程

1.本发明涉及一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统及方法。

背景技术：

2.目前，在周边磨床加工刀片前，为了保证产品的对称性，需要出并自动补偿刀片毛坯装夹的偏心度，也就是刀片毛坯中心自动测量功能。此功能通过在线测量装置读取刀片毛坯各面的测量数据，再与预设的刀片毛坯几何中心比较，得到其偏差值，由此偏差值来计算加工程序中加工面的偏置值用以保证加工刀片的中心。
3.在现有的补偿方法中，可以得到被测量面的精确误差，未检测面及曲面加工位置不能直接得到准确补偿，需要在加工程序中根据刀片形状进行复杂计算得到偏差值，因此，导致加工程序编程比较复杂，对操作工编程要求较高，或者根据经验进行补偿，从而导致未检测面的加工精度受到影响，产品对称性难以满足。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统及方法，通过刀片毛坯中心自动测量补偿功能可以简化编程，有效的提高刀片磨削的合格率，对刀片周边任意位置偏差的准确补偿能很好满足曲面连接刀片的磨削，同时也能够满足比较高的产品对称性要求。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.本发明一方面提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，它包括周边磨床本体和数控系统，所述数控系统包括控制模块、输入输出模块和接触式长度测量传感器；
7.所述输入输出模块包括数据采集模块和测量执行模块；
8.所述数据采集模块的输入端与接触式长度测量传感器相连，所述数据采集模块用于采集刀片毛坯数据；
9.所述测量执行模块的输出端与接触式长度测量传感器相连，所述测量执行模块用于控制所述接触式长度测量传感器的动作并测量刀片毛坯数据；
10.所述控制模块包括数据设置模块和数据处理模块；
11.所述数据设置模块的输入端连接人机界面，所述数据设置模块的输出端与测量执行模块的输入端相连，所述数据设置模块用于设置刀片毛坯特征；
12.所述数据处理模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，所述数据处理模块用于处理所述数据采集模块采集的刀片毛坯数据、计算刀片毛坯装夹偏心度及计算刀片加工补偿数据。
13.进一步，所述接触式长度测量传感器安装在磨床本体上，所述接触式长度测量传感器位于刀片毛坯的侧面。
14.进一步，所述接触式长度测量传感器包括前端的测头和后端的传感器进气口，所述传感器进气口连接气源进气口。
15.进一步，所述测头为半球面或平面结构。
16.进一步，所述接触式长度测量传感器的传感器进气口与气源进气口之间依次连接有速度控制阀、电磁通断阀、减压阀和空气过滤装置，所述测量执行模块控制电磁通断阀的通断从而实现测头的伸出和缩回动作。
17.本发明另一方面提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统的控制方法，它包括：
18.步骤s1、通过数据设置模块设置刀片参数，然后计算并预设刀片毛坯待测量面数量和工件轴转动角度；
19.步骤s2、如果不需要进行刀片毛坯中心测量，则保留上一次测量结果并直接开始进行刀片加工；如果需要进行刀片毛坯中心测量，则进入步骤s3；
20.步骤s3、测量执行模块根据数据设置模块预设的刀片参数控制接触式长度测量传感器的测头动作，通过测头测量刀片毛坯，并通过数据采集模块将刀片毛坯测量数据传输至数据处理模块；
21.步骤s4、数据处理模块将接收到的刀片毛坯测量数据进行处理，计算得出刀片毛坯夹持中心与刀片毛坯几何中心的刀片毛坯夹持偏差值，然后在刀片加工时，将加工点的加工补偿值补偿到加工程序中。
22.进一步，在所述步骤s3中，所述数据采集模块在测量过程中实时采集接触式长度测量传感器的测头位置数据，当获得稳定数据后测量执行模块控制测头缩回。
23.进一步，当所述步骤s3中刀片毛坯的一面测量完成后，工件轴旋转刀片毛坯继续测量刀片毛坯的下一面，直到测量面数达到设置模块计算的待测量面数量时结束测量。
24.进一步，所述步骤s4中刀片毛坯夹持偏差值的计算，包括如下步骤：
25.通过接触式长度测量传感器对刀片毛坯的在线测量，可以计算出得出刀片毛坯夹持中心的水平偏差值h和垂直偏差值v；
26.对于不同形状的刀片，采用3次测量或4次测量两种测量方式；如果刀片的形状为正多边形或圆形，则采用3次测量方式进行测量；如果刀片的形状为菱形或长方形或平行四边形，则采用4次测量方式进行测量；
27.设刀片的形状为三角形，以刀片毛坯靠砂轮侧为第一边，第一边的测量值为l1，逆时针方向的第二边的测量值为l2，逆时针方向的第三边的测量值依次为l3，则计算得出：
28.h＝(l
2-l1)*2*cos30
°
/3；
29.v＝(l1+l
2-l3*2)/3。
30.进一步，所述步骤s4中加工补偿值的计算，包括如下步骤：
31.设工件轴当前位置为b，夹持偏差矢量长度为d
l
，矢量角度为db，加工补偿数值为d
x
，则计算得出：
32.d
l
＝(h2+v2)
1/2
；
33.db＝atan(h/v)；
34.d
x
＝d
l
*cos(b+db)。
35.采用了上述技术方案，本发明编程简单，在加工程序编程时，先调用特定程序计算加工点的加工补偿值，再将补偿值直接加入到目标数值中，能准确补偿刀片周边任意位置的偏差，加工时装夹的偏心将不再影响到工件几何形状的准确加工，同时当偏差值超过预
设极限时，将对刀片毛坯作出重新装夹处理，极大的提高了产品合格率及产品对称性。
附图说明
36.图1是本发明的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统的原理框图；
37.图2是本发明的磨床刀片毛坯以及接触式长度测量传感器的安装结构示意图；
38.图3是本发明的接触式长度测量传感器的连接示意图；
39.图4是本发明的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统的控制方法的流程示意图；
40.图5是本发明的3次测量的操作示意图；
41.图6是本发明的4次测量的操作示意图；
42.图7是本发明的刀片毛坯夹持偏差值的计算方法示意图。
具体实施方式
43.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
44.实施例一
45.如图1所示，本实施例提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，它包括周边磨床本体1和数控系统，数控系统包括控制模块、输入输出模块和接触式长度测量传感器3；
46.输入输出模块包括数据采集模块和测量执行模块；
47.数据采集模块的输入端与接触式长度测量传感器3相连，数据采集模块用于采集刀片毛坯2数据；
48.测量执行模块的输出端与接触式长度测量传感器3相连，测量执行模块用于控制接触式长度测量传感器3的动作并测量刀片毛坯2数据；
49.控制模块包括数据设置模块和数据处理模块；
50.数据设置模块的输入端连接人机界面，数据设置模块的输出端与测量执行模块的输入端相连，数据设置模块用于设置刀片毛坯2特征；
51.数据处理模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，数据处理模块用于处理数据采集模块采集的刀片毛坯2数据、计算刀片毛坯2装夹偏心度及计算刀片加工补偿数据。
52.如图2所示，本实施例接触式长度测量传感器3安装在磨床本体1上，接触式长度测量传感器3位于刀片毛坯2的侧面。接触式长度测量传感器3包括前端的测头5和后端的传感器进气口4，传感器进气口4连接气源进气口6，测头5为半球面或平面结构。
53.如图3所示，本实施例接触式长度测量传感器3的传感器进气口4与气源进气口6之间依次连接有速度控制阀7、电磁通断阀8、减压阀9和空气过滤装置10，测量执行模块控制电磁通断阀8的通断从而实现测头5的伸出和缩回动作。气源进气口6连接气泵，气泵中的气体依次经过空气过滤装置10、减压阀9、电磁通断阀8和速度控制阀7后，进入传感器进气口4，对接触式长度测量传感器3进行通气，驱动测头5动作。
54.本实施例的接触式长度测量传感器3为sony的气缸型dk830svr高精度接触式数字传感器，测量执行模块为力士乐mtxmicro系统的内置plc控制器，数据采集模块为力士乐
mtxmicro系统的inc in-pac编码器模块，控制模块为力士乐的mtxmicro系统nc控制器。
55.实施例二
56.如图4所示，本实施例提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统的控制方法，它包括：
57.步骤s1、通过数据设置模块设置刀片参数，然后计算并预设刀片毛坯2待测量面数量和工件轴转动角度，刀片参数包括刀片毛坯2中心测量开关参数和刀片类型参数。
58.步骤s2、如果不需要进行刀片毛坯2中心测量，则保留上一次测量结果并直接开始进行刀片加工；如果需要进行刀片毛坯2中心测量，则进入步骤s3。
59.步骤s3、测量执行模块根据数据设置模块预设的刀片参数控制接触式长度测量传感器3的测头5动作，通过测头5测量刀片毛坯2，并通过数据采集模块将刀片毛坯2测量数据传输至数据处理模块。
60.步骤s4、数据处理模块将接收到的刀片毛坯2测量数据进行处理，计算得出刀片毛坯夹持中心m与刀片毛坯几何中心n的刀片毛坯夹持偏差值，然后在刀片毛坯2加工时，即时将加工点的加工补偿值补偿到加工程序中。本实施例中的加工点为刀片毛坯2周边的任意点，包括倒角及曲面点。本实施例的数据处理模块计算出的刀片毛坯夹持偏差值是基于刀片毛坯2在上料位置的夹持中心m与刀片毛坯几何中心n的水平或垂直方向上的偏差值，依据刀片毛坯夹持偏差值及磨削面的工件轴11角度来计算任意加工面的补偿值。
61.具体地，在步骤s3中，数据采集模块在测量过程中实时采集接触式长度测量传感器3的测头5位置数据，当获得稳定数据后测量执行模块控制测头5缩回。
62.具体地，当步骤s3中刀片毛坯2的一面测量完成后，工件轴11旋转刀片毛坯2继续测量刀片毛坯2的下一面，直到测量面数达到设置模块计算的待测量面数量时结束测量。
63.如图1所示，步骤s4中刀片毛坯夹持偏差值的计算，包括如下步骤：
64.通过接触式长度测量传感器3对刀片毛坯2的在线测量，可以计算出得出刀片毛坯夹持中心m的水平偏差值h和垂直偏差值v，以保证刀片毛坯2磨削时各边具有精确的磨削量；
65.对于不同形状的刀片，采用3次测量或4次测量两种测量方式。如图5所示，如果刀片的形状为正多边形或圆形，则采用3次测量方式进行测量。如图6所示，如果刀片的形状为菱形或长方形或平行四边形，则采用4次测量方式进行测量。
66.如图7所示，设刀片的形状为三角形，以刀片毛坯2靠砂轮12侧为第一边，第一边的测量值为l1，逆时针方向的第二边的测量值为l2，逆时针方向的第三边的测量值依次为l3，则计算得出：
67.h＝(l
2-l1)*2*cos30
°
/3；
68.v＝(l1+l
2-l3*2)/3。
69.如图1所示，步骤s4中加工补偿值的计算(不考虑刀片后角因素)，包括如下步骤：
70.设工件轴当前位置为b，夹持偏差矢量长度为d
l
，矢量角度为db，待加工补偿数值为d
x
，则计算得出：
71.d
l
＝(h2+v2)
1/2
；
72.db＝atan(h/v)；
73.d
x
＝d
l
*cos(b+db)。
74.以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，其特征在于：它包括周边磨床本体(1)和数控系统，所述数控系统包括控制模块、输入输出模块和接触式长度测量传感器(3)；所述输入输出模块包括数据采集模块和测量执行模块；所述数据采集模块的输入端与接触式长度测量传感器(3)相连，所述数据采集模块用于采集刀片毛坯(2)数据；所述测量执行模块的输出端与接触式长度测量传感器(3)相连，所述测量执行模块用于控制所述接触式长度测量传感器(3)的动作并测量刀片毛坯(2)数据；所述控制模块包括数据设置模块和数据处理模块；所述数据设置模块的输入端连接人机界面，所述数据设置模块的输出端与测量执行模块的输入端相连，所述数据设置模块用于设置刀片毛坯(2)特征；所述数据处理模块的输入端与数据采集模块的输出端相连，所述数据处理模块用于处理所述数据采集模块采集的刀片毛坯(2)数据、计算刀片毛坯(2)装夹偏心度及计算刀片加工补偿数据。2.根据权利要求1所述的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，其特征在于：所述接触式长度测量传感器(3)安装在磨床本体(1)上，所述接触式长度测量传感器(3)位于刀片毛坯(2)的侧面。3.根据权利要求2所述的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，其特征在于：所述接触式长度测量传感器(3)包括前端的测头(5)和后端的传感器进气口(4)，所述传感器进气口(4)连接气源进气口(6)。4.根据权利要求3所述的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，其特征在于：所述测头(5)为半球面或平面结构。5.根据权利要求3所述的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统，其特征在于：所述接触式长度测量传感器(3)的传感器进气口(4)与气源进气口(6)之间依次连接有速度控制阀(7)、电磁通断阀(8)、减压阀(9)和空气过滤装置(10)，所述测量执行模块控制电磁通断阀(8)的通断从而实现测头(5)的伸出和缩回动作。6.一种如权利要求1～5任一项所述的周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统的控制方法，其特征在于，它包括：步骤s1、通过数据设置模块设置刀片参数，然后计算并预设刀片毛坯(2)待测量面数量和工件轴转动角度；步骤s2、如果不需要进行刀片毛坯(2)中心测量，则保留上一次测量结果并直接开始进行刀片加工；如果需要进行刀片毛坯(2)中心测量，则进入步骤s3；步骤s3、测量执行模块根据数据设置模块预设的刀片参数控制接触式长度测量传感器(3)的测头(5)动作，通过测头(5)测量刀片毛坯(2)，并通过数据采集模块将刀片毛坯(2)测量数据传输至数据处理模块；步骤s4、数据处理模块将接收到的刀片毛坯(2)测量数据进行处理，计算得出刀片毛坯夹持中心(m)与刀片毛坯几何中心(n)的刀片毛坯夹持偏差值，然后在刀片加工时，将加工点的加工补偿值补偿到加工程序中。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤s3中，所述数据采集模块在测量过程中实时采集接触式长度测量传感器(3)的测头(5)位置数据，当获得稳定数据后
测量执行模块控制测头(5)缩回。8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：当所述步骤s3中刀片毛坯(2)的一面测量完成后，工件轴旋转刀片毛坯(2)继续测量刀片毛坯(2)的下一面，直到测量面数达到设置模块计算的待测量面数量时结束测量。9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤s4中刀片毛坯夹持偏差值的计算，包括如下步骤：通过接触式长度测量传感器(3)对刀片毛坯(2)的在线测量，可以计算出得出刀片毛坯夹持中心(m)的水平偏差值h和垂直偏差值v；对于不同形状的刀片，采用3次测量或4次测量两种测量方式；如果刀片的形状为正多边形或圆形，则采用3次测量方式进行测量；如果刀片的形状为菱形或长方形或平行四边形，则采用4次测量方式进行测量；设刀片的形状为三角形，以刀片毛坯(2)靠砂轮(12)侧为第一边，第一边的测量值为l1，逆时针方向的第二边的测量值为l2，逆时针方向的第三边的测量值依次为l3，则计算得出：h＝(l
2-l1)*2*cos30
°
/3；v＝(l1+l
2-l3*2)/3。10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述步骤s4中加工补偿值的计算，包括如下步骤：设工件轴当前位置为b，夹持偏差矢量长度为d
l
，矢量角度为d
b
，待加工补偿数值为d
x
，则计算得出：d
l
＝(h2+v2)
1/2
；d
b
＝atan(h/v)；d
x
＝d
l
*cos(b+d
b
)。

技术总结

本发明公开了一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统及方法，自动测量补偿系统包括周边磨床本体和数控系统，所述数控系统包括控制模块、输入输出模块和接触式长度测量传感器；所述输入输出模块包括数据采集模块和测量执行模块。本发明提供一种周边磨床刀片毛坯中心自动测量补偿系统及方法，通过刀片毛坯中心自动测量补偿功能可以简化编程，有效的提高刀片磨削的合格率，对刀片周边任意位置偏差的准确补偿能很好满足曲面连接刀片的磨削，同时也能够满足比较高的产品对称性要求。能够满足比较高的产品对称性要求。能够满足比较高的产品对称性要求。