可转位刀片周边磨床自由对中测量X轴补偿量计算方法

可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法
技术领域
1.本发明属于可转位刀片周边磨床加工领域，具体涉及一种可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法。

背景技术：

2.在可转位刀片数控全自动周边磨削加工过程中，其使用的磨削程序是针对刀片毛坯的理论几何中心o为坐标轴原点而进行编程的，但是刀片实际的加工过程中，刀片毛坯的实际夹持中心o
′
(即b轴主、副顶尖中心)与刀片毛坯形状的理论几何中心o并不重合，二者之间存在一定的误差。而当该误差值过大时，会产生刀片毛坯余量不够的情况，从而使刀片的磨削过程不能完整地实现，导致刀片产生报废的情况。
3.为了减小装夹误差，通常采取的措施是调整辅助刀片进行放置的上料器定位棱体的位置，从而使刀片毛坯的理论几何中心o与实际夹持中心o
′
的误差在允许的范围之内，但是该调整过程需要人工手动进行调节，且需要很高的技巧与加工熟练度，极大地影响了刀片的加工效率，耗费大量的加工时间。
4.本项目基于图形学知识创新了一种针对多种型号可转位刀片进行自由对中测量的方法，通过方法中规定的面数与角度进行对于刀片毛坯的控制，并根据由长度计的测量头所测得的数据自动进行计算，从而得到刀片理论几何中心o和实际夹持中心o
′
之间的水平距离和垂直距离。本方法给周边磨床操作者提供了更加自由的刀片测量控制指令，可以输入测量边数以及在测量过程中需要控制刀片毛坯进行旋转的角度，通过这种方式解决了刀片毛坯在定位棱体上摆放位置不正以及针对多种角度的非标刀片毛坯的对中测量问题，并且对更加快速且准确。

技术实现要素：

5.针对上述存在问题，本发明提供一种可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，该方法测量计算简单高效，提供了更加自由的加工测量参数输入，针对市面上的所有国标型号刀片以及绝大多数常见的非标刀片都有很好的适应性与可行性，可以有效地对多种型号的可转位刀片进行自由对中测量。
6.为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，包括如下步骤：
7.1)安装刀片毛坯，将刀片毛坯安装并固定在可转位刀片周边刃磨床定位棱体上；
8.2)操作者通过控制台操作面板输入刀片毛坯的刀片参数，所述刀片参数包括刀片毛坯需要进行测量的边数m、刀片毛坯的旋转次数n以及每一次的旋转的角度绝对值δθ1……
δθn；
9.3)测量长度计到刀片毛坯各待测边之间的距离ln并计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离dn；
10.4)计算刀片毛坯的理论几何中心o和b轴顶尖的实际夹持中心o
′
在水平方向上的
装夹误差h和垂直方向上的装夹误差v；
11.5)计算刀片毛坯的理论几何中心o与b轴顶尖的实际夹持中心o
′
之间的距离s和角度θ；所述距离s的计算公式如下：
[0012][0013]
所述角度θ计算公式如下：
[0014][0015]
6)计算x轴进给磨削补偿量δx；计算公式如下：
[0016]
δx＝-s
×
cos(bb+θ)
×
cos(cc)
[0017]
bb为需要进行坐标补偿时物理轴b轴的绝对坐标值，cc为此时物理轴c轴的绝对坐标值。
[0018]
进一步地，上述可转位刀片周边刃磨床包括物理轴x轴、物理轴y轴、主轴旋转电机、环形砂轮、物理轴c轴、物理轴b轴、测量长度计和定位棱体；其中，所述环形砂轮安装在主轴旋转电机上，用于磨削刀片；所述物理轴y轴，为一种直线滑台，安装在磨床底座上，用于控制环形砂轮的径向进给运动；所述物理轴x轴，为一种直线滑台，安装在物理轴y轴上，用于控制环形砂轮的轴向进给运动；所述主轴旋转电机安装在物理轴x轴上，用于带动环形砂轮旋转，实现磨削功能；所述物理轴c轴安装在磨床底座上，为一种可旋转的工件箱转台，用于控制物理轴b轴与砂轮前端面的夹角，以磨削不同后角及倒棱的刀片；物理轴b轴安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴轴线相互垂直，与环形砂轮的端面平行，物理轴b轴为一种刀片装夹顶尖，用于夹紧待加工刀片，控制待加工刀片旋转；测量长度计安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴、物理轴b轴轴线均垂直，测量长度计上带有测量头，可以伸出并且读取伸出长度数据，测量长度计的测量头伸出后正好经过物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心；定位棱体安装在磨床底座上，可根据刀片毛坯形状进行选择，可以上下移动，用于对刀片毛坯的初步定位。
[0019]
进一步地，上述步骤2)中δθ1根据刀片毛坯在定位棱体上的放置方式来输入；如果是圆形的刀片毛坯，则m＝1，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；如果是正三角形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；如果是正方形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；如果是长方形的刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；如果是平行四边形的四边形刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝δθ4，为锐角刀尖角的角度大小，δθ3为钝角刀尖角的角度大小；如果是正五边形类型的刀片毛坯，则m＝5，n＝5，δθ2＝72
°
，δθ3＝72
°
，δθ4＝72
°
，δθ5＝72
°
；如果是正六边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；如果是正八边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，θ2＝90
°
，δθ3＝90
°
。
[0020]
进一步地，上述步骤3)包括如下步骤：
[0021]
3.1)初始化旋转次数变量n＝0；
[0022]
3.2)n＝n+1；通过b轴顶尖的旋转带动刀片毛坯进行旋转，旋转角度为δθn；
[0023]
3.3)测量长度计到第n边之间的距离ln；
[0024]
3.4)计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离dn，计算公式如下：
[0025]dn
＝l-ln；
[0026]
其中l为测量头伸出至物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心的标准值；
[0027]
3.5)若n《n转步骤3.2)，否则转步骤4)。
[0028]
进一步地，上述步骤4)中，所述刀片毛坯的理论几何中心o和b轴顶尖的实际夹持中心o
′
在水平方向上的装夹误差h和垂直方向上的装夹误差v的计算方法如下：
[0029]
刀片毛坯如果是正三角形：
[0030][0031]
v＝(d1×
2-d
2-d3)
÷3[0032]
刀片毛坯如果是圆形：
[0033]
h＝(d
1-d3)
÷2[0034]
v＝(d
4-d2)
÷2[0035]
刀片毛坯如果是正方形：
[0036][0037][0038]
刀片毛坯如果是长方形：
[0039][0040][0041]
刀片毛坯如果是平行四边形：
[0042][0043][0044]
刀片毛坯如果是正五边形：
[0045][0046][0047]
其中，d＝d1+d2+d3+d4+d5；
[0048]
刀片毛坯如果是正六边形：
[0049][0050]
v＝(d1×
2-d
2-d3)
÷3[0051]
刀片毛坯如果是正八边形：
[0052][0053][0054]
本发明采用上述技术方案有如下有益效果：
[0055]
该方法针对多种类型的刀片均有对应的计算公式进行对中测量，均能实现对于x轴进给磨削补偿量的计算，确保在小余量的情况下也能够实现刀片毛坯的磨削，增加了适
配性和效率的同时减少了刀片毛坯的废品率。
附图说明
[0056]
图1是可转位刀片周边刃磨床主体结构图。
[0057]
图2是可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法流程图。
具体实施方式
[0058]
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的保护范围并不限于此。
[0059]
所述实施例为本发明针对正三角形刀片毛坯进行对中的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
[0060]
可转位刀片周边刃磨床主体结构如图1所示，包括物理轴x轴、物理轴y轴、主轴旋转电机、环形砂轮、物理轴c轴、物理轴b轴、测量长度计和定位棱体；其中，环形砂轮安装在主轴旋转电机上，用于磨削刀片；物理轴y轴，为一种直线滑台，安装在磨床底座上，用于控制环形砂轮的径向进给运动；物理轴x轴，为一种直线滑台，安装在物理轴y轴上，用于控制环形砂轮的轴向进给运动；主轴旋转电机安装在物理轴x轴上，用于带动环形砂轮旋转，实现磨削功能；物理轴c轴安装在磨床底座上，为一种可旋转的工件箱转台，用于控制物理轴b轴与砂轮前端面的夹角，以磨削不同后角及倒棱的刀片；物理轴b轴安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴轴线相互垂直，与环形砂轮的端面平行，物理轴b轴为一种刀片装夹顶尖，用于夹紧待加工刀片，控制待加工刀片旋转；测量长度计安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴、物理轴b轴轴线均垂直，测量长度计上带有测量头，可以伸出并且读取伸出长度数据，测量长度计的测量头伸出后正好经过物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心；定位棱体安装在磨床底座上，可根据刀片毛坯形状进行选择，可以上下移动，用于对刀片毛坯的初步定位。作为本发明的优选实施例，本发明中可旋转的工件箱转台的旋转范围为(-91
°
,91
°
)。
[0061]
如图2所示，可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法包括如下步骤：
[0062]
1)安装刀片毛坯，将刀片毛坯放置在可转位刀片周边刃磨床定位棱体上，并进行固定；
[0063]
作为本发明的优选实施例，等待棱体上升，由人工将刀片毛坯放置在上升之后的定位棱体上。刀片放置好之后，b轴的副顶尖伸出，与固定好的主顶尖一同将刀片毛坯进行夹持，以固定刀片的位置。在夹持完毕后定位棱体下降。在本发明具体实施例中，根据棱体形状，将正三角形刀片的其中一个角垂直向下放置，确保与该角对应的边呈水平状态(如图2)，并在放置好之后由b轴的主、副顶尖对刀片毛还进行夹持固定。
[0064]
2)操作者通过控制台操作面板输入刀片毛坯的刀片参数，包括刀片毛坯需要进行测量的边数m、刀片毛坯的旋转次数n以及每一次的旋转的角度绝对值δθ1……
δθn；
[0065]
作为本发明的优选实施例，δθ1根据刀片毛坯在定位棱体上的放置方式来输入；
[0066]
如果是圆形的刀片毛坯，则m＝1，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；
[0067]
如果是正三角形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；
[0068]
如果是正方形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；
[0069]
如果是长方形的刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；
[0070]
如果是平行四边形的四边形刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝δθ4，为锐角刀尖角的角度大小，δθ3为钝角刀尖角的角度大小；
[0071]
如果是正五边形类型的刀片毛坯，则m＝5，n＝5，δθ2＝72
°
，δθ3＝72
°
，δθ4＝72
°
，δθ5＝72
°
；
[0072]
如果是正六边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；
[0073]
如果是正八边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；
[0074]
3)测量长度计到刀片毛坯各待测边之间的距离ln并计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离dn；
[0075]
作为本发明的优选实施例，步骤3)包括如下步骤：
[0076]
3.1)初始化旋转次数变量n＝0；
[0077]
3.2)n＝n+1；通过b轴顶尖的旋转带动刀片毛坯进行旋转，旋转角度为δθn；
[0078]
3.3)测量长度计到第n边之间的距离ln；
[0079]
3.4)计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离dn，计算公式如下：
[0080]dn
＝l-ln；
[0081]
其中l为测量头伸出至物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心的标准值；
[0082]
3.5)若n《n转步骤3.2)，否则转步骤4)。
[0083]
4)计算刀片毛坯的理论几何中心o和b轴顶尖的实际夹持中心o
′
在水平方向上的装夹误差h和垂直方向上的装夹误差v。
[0084]
作为本发明的优选实施例，上述计算方法如下：
[0085]
刀片毛坯如果是正三角形：
[0086][0087]
v＝(d1×
2-d
2-d3)
÷3[0088]
刀片毛坯如果是圆形：
[0089]
h＝(d
1-d3)
÷2[0090]
v＝(d
4-d2)
÷2[0091]
刀片毛坯如果是正方形：
[0092][0093][0094]
刀片毛坯如果是长方形：
[0095][0096][0097]
刀片毛坯如果是平行四边形：
[0098][0099][0100]
刀片毛坯如果是正五边形：
[0101][0102][0103]
其中，d＝d1+d2+d3+d4+d5。
[0104]
刀片毛坯如果是正六边形：
[0105][0106][0107]
刀片毛坯如果是正八边形：
[0108][0109][0110]
5)计算刀片毛坯的理论几何中心o与b轴顶尖的实际夹持中心o
′
之间的距离s和角度θ；其中，距离s的计算公式如下：
[0111][0112]
角度θ计算公式如下：
[0113][0114]
6)计算x轴进给磨削补偿量δx；计算公式如下：
[0115]
δx＝-s
×
cos(bb+θ)
×
cos(cc)
[0116]
bb为需要进行坐标补偿时物理轴b轴的绝对坐标值，cc为此时物理轴c轴的绝对坐标值。

技术特征：

1.一种可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)安装刀片毛坯，将刀片毛坯安装并固定在可转位刀片周边刃磨床定位棱体上；2)操作者通过控制台操作面板输入刀片毛坯的刀片参数，所述刀片参数包括刀片毛坯需要进行测量的边数m、刀片毛坯的旋转次数n以及每一次的旋转的角度绝对值δθ1……
δθ
n
；3)测量长度计到刀片毛坯各待测边之间的距离l
n
并计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离d
n
，其中，n＝1
…
n；4)计算刀片毛坯的理论几何中心o和b轴顶尖的实际夹持中心o
′
在水平方向上的装夹误差h和垂直方向上的装夹误差v；5)计算刀片毛坯的理论几何中心o与b轴顶尖的实际夹持中心o
′
之间的距离s和角度所述距离s的计算公式如下：所述角度计算公式如下：6)计算x轴进给磨削补偿量δx；计算公式如下：bb为需要进行坐标补偿时物理轴b轴的绝对坐标值，cc为此时物理轴c轴的绝对坐标值。2.如权利要求1所述的可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，其特征在于，所述可转位刀片周边刃磨床包括物理轴x轴、物理轴y轴、主轴旋转电机、环形砂轮、物理轴c轴、物理轴b轴、测量长度计和定位棱体；其中，所述环形砂轮安装在主轴旋转电机上，用于磨削刀片；所述物理轴y轴，为一种直线滑台，安装在磨床底座上，用于控制环形砂轮的径向进给运动；所述物理轴x轴，为一种直线滑台，安装在物理轴y轴上，用于控制环形砂轮的轴向进给运动；所述主轴旋转电机安装在物理轴x轴上，用于带动环形砂轮旋转，实现磨削功能；所述物理轴c轴安装在磨床底座上，为一种可旋转的工件箱转台，用于控制物理轴b轴与砂轮前端面的夹角，以磨削不同后角及倒棱的刀片；物理轴b轴安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴轴线相互垂直，与环形砂轮的端面平行，物理轴b轴为一种刀片装夹顶尖，用于夹紧待加工刀片，控制待加工刀片旋转；测量长度计安装在物理轴c轴上，与物理轴c轴、物理轴b轴轴线均垂直，测量长度计上带有测量头，可以伸出并且读取伸出长度数据，测量长度计的测量头伸出后正好经过物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心；定位棱体安装在磨床底座上，可根据刀片毛坯形状进行选择，可以上下移动，用于对刀片毛坯的初步定位。3.如权利要求1所述的可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，其特征在于，所述步骤2)中δθ1根据刀片毛坯在定位棱体上的放置方式来输入；如果是圆形的刀片毛坯，则m＝1，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；如果是正三角形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；如果是正方形的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；
如果是长方形的刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝90
°
，δθ3＝90
°
；如果是平行四边形的四边形刀片毛坯，则m＝4，n＝4，δθ2＝δθ4，为锐角刀尖角的角度大小，δθ3为钝角刀尖角的角度大小；如果是正五边形类型的刀片毛坯，则m＝5，n＝5，δθ2＝72
°
，δθ3＝72
°
，δθ4＝72
°
，δθ5＝72
°
；如果是正六边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，δθ2＝120
°
，δθ3＝120
°
；如果是正八边形类型的刀片毛坯，则m＝3，n＝3，θ2＝90
°
，δθ3＝90
°
。4.如权利要求1所述的可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，其特征在于，所述步骤3)包括如下步骤：3.1)初始化旋转次数变量n＝0；3.2)n＝n+1；通过b轴顶尖的旋转带动刀片毛坯进行旋转，旋转角度为δθ
n
；3.3)测量长度计到第n边之间的距离l
n
；3.4)计算b轴顶尖的实际夹持中心o
′
到第n边的距离d
n
，计算公式如下：d
n
＝l-l
n
；其中l为测量头伸出至物理轴b轴与物理轴c轴的交点中心的标准值；3.5)若n<n转步骤3.2)，否则转步骤4)。5.如权利要求1所述的可转位刀片周边磨床自由对中测量x轴补偿量计算方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述刀片毛坯的理论几何中心o和b轴顶尖的实际夹持中心o
′
在水平方向上的装夹误差h和垂直方向上的装夹误差v的计算方法如下：刀片毛坯如果是正三角形：v＝(d1×
2-d
2-d3)
÷
3刀片毛坯如果是圆形：h＝(d
1-d3)
÷
2v＝(d
4-d2)
÷
2刀片毛坯如果是正方形：形：刀片毛坯如果是长方形：刀片毛坯如果是长方形：刀片毛坯如果是平行四边形：刀片毛坯如果是平行四边形：
刀片毛坯如果是正五边形：刀片毛坯如果是正五边形：其中，d＝d1+d2+d3+d4+d5；刀片毛坯如果是正六边形：v＝(d1×
2-d
2-d3)
÷
3刀片毛坯如果是正八边形：刀片毛坯如果是正八边形：

技术总结

本发明属于可转位刀片周边磨床加工领域，具体为可转位刀片周边磨床自由对中测量X轴补偿量计算方法。本发明通过输入刀片参数，控制B轴顶尖带动刀片进行旋转，计算B轴顶尖的实际夹持中心O

技术研发人员：

杨献春 靳鑫 袁浩 王恒 周一波 汤俊 赵海洋 库金胜 吴燕斌 庞明勇

受保护的技术使用者：

江苏大学

技术研发日：

2022.12.13

技术公布日：

2023/3/24