專利名稱:一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，屬于磨削加工與檢測控制技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
磨加工主動(dòng)測量技術(shù)有效地解決了傳統(tǒng)磨削加工存在產(chǎn)品一致性較差、質(zhì)量不穩(wěn)定、加工效率低的問題。磨加工主動(dòng)測量控制儀是一種在線測量零件并能控制磨削進(jìn)程的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)、半自動(dòng)磨床。在磨削工作過程中始終進(jìn)行在線零件尺寸測量，并將其尺寸變化量隨時(shí)傳遞給控制器，再由控制設(shè)備發(fā)出信號控制磨床的動(dòng)作，可以有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
在磨削加工中經(jīng)常會(huì)遇到具有斷續(xù)表面特征的回轉(zhuǎn)類零件，比如花鍵、齒輪、帶鍵(輪轂)槽的軸(孔)等，對這些回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行在線磨加工過程，當(dāng)碰到凹槽部位時(shí)，傳感裝置測頭進(jìn)出凹槽測得尺寸發(fā)生突變，測量值的突變一方面會(huì)影響主動(dòng)測量控制儀的測量精度，另一方面引起磨加工主動(dòng)測量控制儀的誤判，導(dǎo)致磨削加工過程的中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，以解決具有斷續(xù)表面特征(如鍵槽、輪轂槽、花鍵、齒輪凹槽等)的回轉(zhuǎn)類零件在自動(dòng)磨削加工中，傳感裝置的測頭在進(jìn)出零件斷續(xù)表面凹槽時(shí)會(huì)引起測量值的突變，測量值的突變一方面會(huì)影響主動(dòng)測量控制儀的測量精度，另一方面如果不進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，還會(huì)引起控制儀的動(dòng)作誤判，導(dǎo)致磨加工過程中斷的問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，該磨削加工方法的步驟如下
I)在磨削加工前根據(jù)回轉(zhuǎn)類零件的斷續(xù)表面特征及磨削加工狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，并將參數(shù)保存在數(shù)據(jù)庫中；
2)將待加工的回轉(zhuǎn)類零件安裝在磨床上進(jìn)行磨削，判斷待加工的回轉(zhuǎn)類零件上的凹槽是否是周期性分布在零件的周向上，如果不是周期性分布，則進(jìn)入步驟3)，通過斷續(xù)修正法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；如果是周期性分布，則進(jìn)入步驟4)，通過同期特征補(bǔ)償法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
3)所述斷續(xù)修正法為根據(jù)每一個(gè)采樣周期后零件尺寸的磨削變化量均等，將零件尺寸變化量與理論切削量進(jìn)行對比，當(dāng)傳感裝置測頭進(jìn)出鍵槽引起尺寸突變時(shí)，將該尺寸變化量直接修正為理論尺寸變化量輸出，進(jìn)入步驟5)；
4)所述同期特征補(bǔ)償法為根據(jù)通過磨削加工階段測頭進(jìn)出凹槽的時(shí)間一定，設(shè)置測頭進(jìn)出凹槽的觸發(fā)方式，觸發(fā)后將測頭進(jìn)出凹槽部分時(shí)間段內(nèi)的測量數(shù)據(jù)舍去，同時(shí)依據(jù)觸發(fā)方式不同搜索同期內(nèi)的特征值，將特征值作為補(bǔ)償替代輸出；
5)將步驟3)或者步驟4)輸出的結(jié)果作為測量結(jié)果，測量控制儀根據(jù)該測量結(jié)果判斷是否達(dá)到設(shè)定磨削狀態(tài)，從而控制磨床不間斷對待加工的回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行磨削加工，直至該零件完成整個(gè)磨削過程。
所述步驟3)中將傳感裝置測量的尺寸變化量直接修正為理論尺寸變化量的過程如下:
a)計(jì)算一個(gè)采樣周期內(nèi)待加工的回轉(zhuǎn)類零件磨削尺寸變化理論值Λ d，設(shè)當(dāng)前傳感裝置實(shí)際測得的尺寸值為d2，上次尺寸輸出值為Cl1，令C=Cl2-Cl1 ；
b)將c的絕對值和Λ d進(jìn)行比較，當(dāng)I c I彡Λ d時(shí)則判定需要進(jìn)行差值修正；
c)當(dāng)c>0時(shí)，令Cl1-Ad作為當(dāng)前輸出值進(jìn)行輸出；當(dāng)c<0時(shí)令di+Ad作為輸出值輸出。
所述步驟4)中的觸發(fā)方式為設(shè)定觸發(fā)時(shí)間，該觸發(fā)時(shí)間大于測頭進(jìn)出凹槽所用時(shí)間，在給定觸發(fā)時(shí)間間隔內(nèi)，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
所述步驟4)中的觸發(fā)方式為觸發(fā)脈沖信號，外界向測量控制儀發(fā)出脈沖的周期大于測頭進(jìn)出凹槽所用時(shí)間，當(dāng)接收到觸發(fā)脈沖后，在兩脈沖上升沿之間，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
所述步驟4)中的觸發(fā)方式為設(shè)定觸發(fā)尺寸，當(dāng)測量值大于給定觸發(fā)尺寸值時(shí)，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值；當(dāng)測量值小于給定觸發(fā)尺寸值時(shí)，進(jìn)行復(fù)位，即特征值清零，從復(fù)位點(diǎn)重新對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
所述的特征值包括最大值、最小值和P-P值，其中最大值輸出為同期內(nèi)的最大值，一般用于外徑測量；最小值輸出為同期內(nèi)的最小值，一般用于內(nèi)徑測量；p-p值為輸出同期內(nèi)最大值和最小值之間的差值，一般用于機(jī)后檢驗(yàn)工件的形狀誤差。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在磨削加工前根據(jù)回轉(zhuǎn)類零件具有斷續(xù)表面特征及磨削加工狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，并將參數(shù)保存在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)傳感裝置的測頭進(jìn)出零件表面凹槽時(shí)，可根據(jù)待加工的回轉(zhuǎn)類零件上的凹槽是否是周期性分布在零件的周面上而選擇斷續(xù)修正法和同期特征補(bǔ)償法，對突變的測量尺寸值進(jìn)行自動(dòng)的數(shù)據(jù)修正及補(bǔ)償處理，從而使具有斷續(xù)表面特征的零件在磨削加工過程中，避免了測量控制儀的動(dòng)作誤判，導(dǎo)致磨加工中斷的問題，同時(shí)提高了磨削加工中在線測量的準(zhǔn)確性和可靠性。


圖1是斷續(xù)表面特征零件的在線測量示意圖；
圖2是斷續(xù)修正法原理示意圖；
圖3是斷續(xù)修正法傳感裝置電壓值變化線示意圖；
圖4是內(nèi)部同期補(bǔ)原理償示意圖；
圖5是自動(dòng)同期補(bǔ)償原理不意圖；
圖6是外部同期補(bǔ)償觸發(fā)脈沖信號示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。
為了提高我國磨加工主動(dòng)測量的技術(shù)進(jìn)步，克服斷續(xù)表面主動(dòng)測量技術(shù)的難點(diǎn)，我們對斷續(xù)表面在線測量的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，探索磨加工斷續(xù)表面在線測量的測量類型以及技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，在原有磨加工主動(dòng)測量控制儀的軟硬件研究基礎(chǔ)上，最終形成可實(shí)現(xiàn)對斷續(xù)表面進(jìn)行磨加工在線測量的新方法。
斷續(xù)表面測量的技術(shù)難點(diǎn)為測頭進(jìn)入零件表面凹槽(例如鍵槽、齒輪槽)和劃出凹槽時(shí)都會(huì)引起測量尺寸的突變。尺寸突變一方面會(huì)影響主動(dòng)測量控制儀的測量精度，另一方面如果不進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，會(huì)引起控制儀的動(dòng)作誤判，導(dǎo)致在線測量失效。
為此，本發(fā)明提供一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，該磨削加工方法的步驟如下:
1.在磨削加工前根據(jù)回轉(zhuǎn)類零件的斷續(xù)表面特征及磨削加工狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，所述參數(shù)包括粗磨、精磨、光磨、到尺寸磨削狀態(tài)對應(yīng)的信號點(diǎn)，以及砂輪轉(zhuǎn)速、砂輪進(jìn)給速度和工件轉(zhuǎn)速，并將該參數(shù)保存在數(shù)據(jù)庫中，將待加工的回轉(zhuǎn)類零件安裝在磨床上進(jìn)行磨削，判斷待加工的回轉(zhuǎn)類零件上的凹槽是否是周期性分布在零件的周向上，如果不是周期性分布，則進(jìn)入步驟2，通過斷續(xù)修正法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果是周期性分布，則進(jìn)入步驟3，通過同期特征補(bǔ)償法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
2.當(dāng)測頭進(jìn)出凹槽時(shí)，工件尺寸發(fā)生快速變化，凹槽內(nèi)部的測量數(shù)據(jù)均為無效數(shù)據(jù)，對測量結(jié)果的計(jì)算無任何意義，正常的磨加工在線測量(以測量外徑為例)時(shí)其尺寸變化線應(yīng)呈線性遞減變化，因此，可以通過差值補(bǔ)償?shù)姆椒▽疾壑械某叽缱兓敌拚秊檎＜庸さ某叽缱兓担鐖D2所示。
在線測量過程中，一般傳感裝置連續(xù)采集η次數(shù)據(jù)并進(jìn)行平均濾波后，作為一次結(jié)果輸出，設(shè)定采集η次數(shù)據(jù)所需時(shí)間tv為一個(gè)采樣周期。在磨削加工狀態(tài)及條件不變的情況下，一個(gè)采樣周期工件尺寸變化值應(yīng)為Λ d，對應(yīng)傳感裝置電壓值變化為Auv，即在經(jīng)過每一個(gè)采樣周期后，工件尺寸的變化量相等。如圖3所示，傳感裝置測得的電壓變化線的斜率為:[0033]
權(quán)利要求
1.一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:該磨削加工方法的步驟如下: 1)在磨削加工前根據(jù)回轉(zhuǎn)類零件的斷續(xù)表面特征及磨削加工狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，并將參數(shù)保存在數(shù)據(jù)庫中； 2)將待加工的回轉(zhuǎn)類零件安裝在磨床上進(jìn)行磨削，判斷待加工的回轉(zhuǎn)類零件上的凹槽是否是周期性分布在零件的周向上，如果不是周期性分布，則進(jìn)入步驟3)，通過斷續(xù)修正法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；如果是周期性分布，則進(jìn)入步驟4)，通過同期特征補(bǔ)償法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 3)所述斷續(xù)修正法為根據(jù)每一個(gè)采樣周期后零件尺寸的磨削變化量均等，將零件尺寸變化量與理論切削量進(jìn)行對比，當(dāng)傳感裝置測頭進(jìn)出鍵槽引起尺寸突變時(shí)，將該尺寸變化量直接修正為理論尺寸變化量輸出，進(jìn)入步驟5)； 4)所述同期特征補(bǔ)償法為根據(jù)通過磨削加工階段測頭進(jìn)出凹槽的時(shí)間一定，設(shè)置測頭進(jìn)出凹槽的觸發(fā)方式，觸發(fā)后將測頭進(jìn)出凹槽部分時(shí)間段內(nèi)的測量數(shù)據(jù)舍去，同時(shí)依據(jù)觸發(fā)方式不同搜索同期內(nèi)的特征值，將特征值作為補(bǔ)償替代輸出； 5)將步驟3)或者步驟4)輸出的結(jié)果作為測量結(jié)果，測量控制儀根據(jù)該測量結(jié)果判斷是否達(dá)到設(shè)定磨削狀態(tài)，從而控制磨床不間斷對待加工的回轉(zhuǎn)類零件進(jìn)行磨削加工，直至該零件完成整個(gè)磨削過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:所述步驟3)中將傳感裝置測量的尺寸變化量直接修正為理論尺寸變化量的過程如下: a)計(jì)算一個(gè)采樣周期內(nèi)待加工的回轉(zhuǎn)類零件磨削尺寸變化理論值△(!，設(shè)當(dāng)前傳感裝置實(shí)際測得的尺寸值為d2，上次尺寸輸出值為Cl1，令C=Cl2-Cl1 ； b)將c的絕對值和Ad進(jìn)行比較，當(dāng)|c|≥Ad時(shí)則判定需要進(jìn)行差值修正； c)當(dāng)c>0時(shí)，令Cl1-△ d作為當(dāng)前輸出值進(jìn)行輸出；當(dāng)c〈0時(shí)令Cl1+ Δ d作為輸出值輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:所述步驟4)中的觸發(fā)方式為設(shè)定觸發(fā)時(shí)間，該觸發(fā)時(shí)間大于測頭進(jìn)出凹槽所用時(shí)間，在給定觸發(fā)時(shí)間間隔內(nèi)，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:所述步驟4)中的觸發(fā)方式為觸發(fā)脈沖信號，外界向測量控制儀發(fā)出脈沖的周期大于測頭進(jìn)出凹槽所用時(shí)間，當(dāng)接收到觸發(fā)脈沖后，在兩脈沖上升沿之間，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:所述步驟4)中的觸發(fā)方式為設(shè)定觸發(fā)尺寸，當(dāng)測量值大于給定觸發(fā)尺寸值時(shí)，對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值；當(dāng)測量值小于給定觸發(fā)尺寸值時(shí)，進(jìn)行復(fù)位，即特征值清零，從復(fù)位點(diǎn)重新對比搜索測量數(shù)據(jù)的特征值。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3、4或5所述的具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，其特征在于:所述的特征值包括最大值、最小值和P-P值，其中最大值輸出為同期內(nèi)的最大值，一般用于外徑測量；最小值輸出為同期內(nèi)的最小值，一般用于內(nèi)徑測量；p-p值為輸出同期內(nèi)最大值和最小值之間的差值，一般用于機(jī)后檢驗(yàn)工件的形狀誤差。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種具有斷續(xù)表面特征零件的磨削加工方法，屬于磨削加工與檢測控制技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明通過在磨削加工前根據(jù)回轉(zhuǎn)類零件具有斷續(xù)表面特征及磨削加工狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，并將參數(shù)保存在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)傳感裝置的測頭進(jìn)出零件表面凹槽時(shí)，可根據(jù)待加工的回轉(zhuǎn)類零件上的凹槽是否是周期性分布在零件的周向上而相應(yīng)選擇斷續(xù)修正法和同期特征補(bǔ)償法，對突變的測量尺寸值進(jìn)行自動(dòng)的數(shù)據(jù)修正及補(bǔ)償處理，從而使具有斷續(xù)表面特征的零件在磨削加工過程中，避免了測量控制儀的動(dòng)作誤判，導(dǎo)致磨加工中斷的問題，同時(shí)提高了磨削加工中在線測量的準(zhǔn)確性和可靠性。
文檔編號F42B14/02GKCN103075920SQ201210550465
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月14日
發(fā)明者鄭鵬, 張琳娜, 劉武發(fā), 陳磊, 陶金偉, 趙鳳霞 申請人:鄭州大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan