，通過封裝的數(shù)學(xué)模型(公式I與公式2)計算得到。
[0049]步驟5)生成可執(zhí)行加工程序的R參數(shù)。(包括砂輪旋轉(zhuǎn)角速度R25，磨削高度變化量 R40)。
[0050]步驟6)啟動程序與連續(xù)在線修整功能等。
[0051]緩進(jìn)磨在線連續(xù)修整加工方法主要有:840D系統(tǒng)界面二次開發(fā)，在線連續(xù)修整加工、線速度自動補(bǔ)償、噴水冷卻跟蹤，共四部分組成。
[0052]1、840D系統(tǒng)界面二次開發(fā)
[0053]該方法主要通過對緩進(jìn)磨床的840D系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，二次開發(fā)工作的主要目的是設(shè)計出該磨床所需要的，并且在原標(biāo)準(zhǔn)840D系統(tǒng)中所不能提供的人機(jī)界面接口，以滿足緩進(jìn)磨床在零件加工中所需要進(jìn)行的一些參數(shù)傳遞與調(diào)用。二次開發(fā)的方法主要是，從緩進(jìn)磨床的加工工藝入手，根據(jù)其具體加工零件的種類及加工件特征，詳細(xì)規(guī)劃出所需要的人機(jī)界面接口，并利用專用開發(fā)工具，編寫開發(fā)界面軟件程序，實現(xiàn)在原標(biāo)準(zhǔn)840D系統(tǒng)中嵌入自行開發(fā)的人機(jī)操作界面。
[0054]840D系統(tǒng)是基于WINDOWS下的數(shù)控系統(tǒng)，具有系統(tǒng)開放性的特點，這使得人機(jī)界面的二次開發(fā)具有可行性。其中，所開發(fā)界面分四個操作區(qū)域。
[0055](I)磨削參數(shù)區(qū)
[0056](2)修整參數(shù)區(qū)
[0057](3)加工程序區(qū)
[0058](4)狀態(tài)區(qū)
[0059]所開發(fā)的界面，可以嵌入到標(biāo)準(zhǔn)840D系統(tǒng)中使用。
[0060]其中，磨削參數(shù)區(qū)、修整參數(shù)區(qū)，將對后臺封裝的程序，提供了一個變量接口。操作人員根據(jù)加工工藝情況，通著過設(shè)定其中的參數(shù)，來改變磨削程序的執(zhí)行方式。系統(tǒng)將根據(jù)輸入的磨削厚度、粗磨量、精磨量，對加工程序進(jìn)行自動分刀(即分解加工次數(shù))。
[0061]而加工程序區(qū)則使操作者可以直接通過下拉菜單的方式，選擇所需要的執(zhí)行的加工程序。最后，狀態(tài)區(qū)則記錄加工件數(shù)，用來統(tǒng)計設(shè)備的使用效率。
[0062]2、在線連續(xù)修整加工
[0063]首先，設(shè)備是否采用在線修磨及補(bǔ)償算法，取決與設(shè)備的原始結(jié)構(gòu)。如附圖1所示，該設(shè)備的工作臺由X軸伺服電機(jī)驅(qū)動控制；砂輪修整器V軸與砂輪進(jìn)給Y軸為同向、共母線結(jié)構(gòu)。其中，砂輪進(jìn)給Y軸可在垂直方向同時運動，且修整器V軸可相對于Y軸做單獨垂直方向運動。因此，修整器軸也采用了伺服驅(qū)動控制。噴水跟蹤裝置，也有伺服電機(jī)獨立進(jìn)行運動控制。
[0064]砂輪修整器實時調(diào)整位置對砂輪進(jìn)行實時修整具體為:砂輪修整器根據(jù)零件材質(zhì)、磨削厚度、砂輪材質(zhì)的經(jīng)驗值作為修整量(設(shè)定值)，V軸的伺服電機(jī)根據(jù)該修整量控制砂輪修整器相對于砂輪運動。砂輪修整器的半徑不變。
[0065]由于砂輪每次磨削后，都會發(fā)生一定量的尺寸變化，為確保下一次磨削的尺寸穩(wěn)定，需要將砂輪磨削高度進(jìn)行修整。附圖2顯示了公式(I)的數(shù)學(xué)模型，引入的在線連續(xù)修整方法，其簡化的計算公式為:
[0066]Y= y *R24*X/tan α(I)
[0067]其中，R24為磨削厚度的比例系數(shù)，Y為磨削材料的影響系數(shù)，”X”為磨削長度，”Y”為磨削高度變化量，tana為砂輪半徑修整量設(shè)定值與磨削長度的商。計算所得的” Y”值，最終通過程序賦值給R40。
[0068]3、線速度自動補(bǔ)償
[0069]由于砂輪半徑的變化，為保證加工的表面光潔度要求，需要對砂輪主軸旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。由于在恒定的金屬去除率下，降低砂輪線速度可以減少磨頭功率的消耗，即砂輪線速度越低，去除單位體積的金屬所需要的能量也減少，因而也越容易避免燒傷。然而，隨著砂輪速度的降低，砂輪的相對硬度(動力硬度)也降低。這樣，砂輪的磨損速度也就隨之加快，被磨削工件的表面光潔度也略有下降。因此，我們認(rèn)為在保證磨削表面光潔度的前提下，應(yīng)力求使用較低的砂輪線速度。
[0070]砂輪磨損后，由于半徑也隨之發(fā)生變化。固有的磨削線速度，需要根據(jù)砂輪半徑的變化，進(jìn)行自動補(bǔ)償計算。因此，在線修磨后，將重新計算主軸的旋轉(zhuǎn)速度。以保持恒定線速度的控制條件，進(jìn)而確保磨削品質(zhì)得到穩(wěn)定的保障。經(jīng)驗表明，采用如下計算控制公式，可以算得較合理的線速度補(bǔ)償，如圖3所示，左側(cè)為磨削初始時砂輪的狀態(tài)，右側(cè)為一個零件磨削完成時砂輪的狀態(tài)。
[0071]砂輪根據(jù)自身的半徑變化實時調(diào)整其角速度通過以下公式得到:
[0072]R25 (角速度)=60000*R35 (或 R36)/(2*3.14*R37)(2)
[0073]其中，R25為砂輪旋轉(zhuǎn)角速度，單位為r/min (轉(zhuǎn)/分鐘)，R37為當(dāng)前砂輪剩余半徑，根據(jù)砂輪初始半徑(磨削前半徑)_當(dāng)前修整量(修整器對砂輪的當(dāng)前修整量即修整器的V軸當(dāng)前位置值)得到，R35為粗加工的線速度，R36為精加工線速度，單位為m/s (米/秒)。公式中，為將計量單位統(tǒng)一，需要將m/s的線速度單位，轉(zhuǎn)化為mm/min的線速度單位。因此，需要加入60000=60*1000這個單位轉(zhuǎn)化計算量。
[0074]4、噴水冷卻跟蹤
[0075]由于磨削厚度與磨削次數(shù)說引起的磨削力與磨削量的不同，冷卻噴水等級也自動進(jìn)行計算，并根據(jù)情況啟動三個等級的噴水冷卻。噴水冷卻并通過噴嘴跟蹤功能，動態(tài)的檢測Y軸的運動與磨削位置、砂輪修整位置，將冷卻點集中在修整與磨削的結(jié)合切線部位。確保最大程度的冷卻效果。其物理結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0076]具體來說，該部分主要有兩個冷卻點。即修整器切線冷卻點與磨削加工冷卻點。由于采用在線連續(xù)修整加工方式，兩個冷卻頭同時工作。冷卻頭供水也由兩套冷卻泵進(jìn)行三等級噴水冷卻控制。由于兩個磨削點的磨削量不同，系統(tǒng)需要根據(jù)當(dāng)前的砂輪半徑、砂輪線速度、磨削厚度、磨削材質(zhì)等因素，進(jìn)行運算。但由于泵體屬于分級控制，非連續(xù)線性調(diào)速控制。因此，并沒有較為復(fù)雜的計算公式。僅采用了范圍界定辦法，根據(jù)主要的參數(shù)情況，進(jìn)行冷卻分級選擇。
[0077]同時，由于磨削次數(shù)的增加，砂輪半徑的連續(xù)減小，噴水冷卻位置也將發(fā)生相應(yīng)的變化。該變化主要體現(xiàn)在磨削加工點的噴水冷卻裝置，可通過伺服系統(tǒng)，經(jīng)過絲杠與負(fù)載的連接，進(jìn)行精確的定位跟蹤控制。
[0078]系統(tǒng)將每次刀具補(bǔ)償?shù)闹?即修整器對砂輪的當(dāng)前修整量)做為下一次噴水冷卻運動移動的參考值。當(dāng)加工程序啟動后，調(diào)用噴水跟蹤指令。該指令通過PLC程序設(shè)計編譯，并通過與NC程序建立聯(lián)系，進(jìn)行噴水冷卻點定位控制。
[0079]噴水位置，隨在線連續(xù)修整時，對砂輪修整的半徑補(bǔ)償，進(jìn)行相應(yīng)的噴水位置補(bǔ)償。這樣可保證冷卻量與冷卻位置的最佳結(jié)合。避免因熱量傳導(dǎo)不及時，而引起的零件燒傷。
[0080]該方法已經(jīng)在某飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片加工的緩進(jìn)磨設(shè)備上得以應(yīng)用。在實際應(yīng)用的過程中，經(jīng)過一個月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，某型號葉片榫齒齒面與齒冠加工，單日加工量由每天60-70片，提升到80-90片，且99.5%以上沒有燒傷情況，達(dá)到了預(yù)想的設(shè)計目的。
【主權(quán)項】
1.一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，其特征主要包括以下步驟: 在砂輪對零件進(jìn)行磨削的過程中，砂輪修整器實時調(diào)整自身位置對砂輪進(jìn)行實時修整，被修整的砂輪根據(jù)零件的材質(zhì)和磨削厚度實時調(diào)整自身的磨削高度，同時，砂輪根據(jù)自身的半徑變化實時調(diào)整其角速度以保證恒定線速度的加工；在磨削的同時，用于降低磨削產(chǎn)生熱量的噴水頭位置也根據(jù)磨削高度的變化實時進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，其特征在于:所述砂輪修整器實時調(diào)整位置對砂輪進(jìn)行實時修整具體為:V軸的伺服電機(jī)根據(jù)砂輪半徑修整量設(shè)定值控制砂輪修整器相對于砂輪移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，其特征在于:所述根據(jù)零件的材質(zhì)和磨削厚度實時調(diào)整砂輪的磨削高度通過以下公式得到:Y= Y*R24*X/tan α 其中，R24為磨削厚度的比例系數(shù)，Y為磨削材料的影響系數(shù)，X為磨削長度，Y為磨削高度變化量，tana為砂輪半徑修整量設(shè)定值與磨削長度的商。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，其特征在于:砂輪根據(jù)自身的半徑變化實時調(diào)整其角速度通過以下公式得到:R25=60000*R35 (或 R36) /(2*3.14*R37) 其中，R25為砂輪旋轉(zhuǎn)角速度，R35為粗加工的線速度，R36為精加工線速度，當(dāng)前砂輪剩余半徑R37=磨削前的砂輪初始半徑-修整器的當(dāng)前V軸位置值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，其特征在于:所述噴水頭位置也根據(jù)磨削高度的變化實時進(jìn)行調(diào)整具體為:噴水跟蹤伺服電機(jī)控制兩個噴水頭的噴嘴高度分別位于砂輪的上端和下端，兩個噴嘴的高度差等于當(dāng)前砂輪剩余直徑R37。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于840D的緩進(jìn)磨在線修整加工方法，包括以下步驟：在砂輪對零件進(jìn)行磨削的過程中，砂輪修整器實時調(diào)整自身位置對砂輪進(jìn)行實時修整，被修整的砂輪根據(jù)零件的材質(zhì)和磨削厚度實時調(diào)整自身的磨削高度，同時，砂輪根據(jù)自身的半徑變化實時調(diào)整其角速度以保證恒定線速度的加工；在磨削的同時，用于降低磨削產(chǎn)生熱量的噴水頭位置也根據(jù)磨削高度的變化實時進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明中，在線連續(xù)修整加工時，被修整的砂輪根據(jù)修整量的變化，時調(diào)整砂輪的磨削高度，確保磨削平面的尺寸穩(wěn)定，使加工與修整工作同時進(jìn)行，確保砂輪的形狀與銳度，始終處于最佳狀態(tài)，對磨削出的零件表面光潔度與尺寸都提供了較高的保障。
【IPC分類】B24B53-06
【公開號】CN104625966
【申請?zhí)枴緾N201310574018
【發(fā)明人】夏筱筠, 陸迺田, 柏松, 李南, 田濱濱, 丁彥龍, 劉顯旭, 楊勇, 梁宏
【申請人】中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月13日