[發明專利]一種基于功率信號的磨削消空程與防碰撞方法

有效

• 申請號: 201710811987.9
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107471112B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 遲玉倫;李郝林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B24B51/00
• 分類號: B24B51/00;B24B55/00;G05B19/05
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種基于功率信號的磨削消空程與防碰撞方法，采樣主軸靜止功率k；采樣主軸空轉功率d；采樣主軸試磨削最大功率m；根據上述功率信號設定參考設定值h，h值在k與d之間；通過試磨削最大功率信號m和主軸空轉功率信號d的差值來確定設定比例系數a，并建立相對d的消空程控制線d+d*a；設置防碰撞控制線b，b>m；通過幾條控制線的設定，結合數控機床數控系統與數據采集卡交互來避免機床主軸砂輪在整個工件毛坯余量內以空程速度進行撞擊，通過對控制信號的延時設置解決了磨削工件毛坯形狀不規則導致消空程失效問題。利用自動檢測功率傳感器與數據采集卡是否正常來防止消空程發生故障。方法對提高磨削加工效率和磨削加工質量具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種機床控制技術，特別涉及一種基于功率信號的磨削消空程與防碰撞方法。

背景技術

磨削消空程與防碰撞是磨削加工常用的提高磨削加工效率及提高機床安全措施的方法，目前市場上有多家公司專業生產磨削消空程與防碰撞系統，如意大利的Marposs公司、美國的SBS公司等，而這些公司大多采用聲發射傳感器信號來進行磨削消空程/防碰撞。由于聲發射信號的安裝條件要求較高，成本大，容易受到外界環境影響等，在很多磨削加工場合難以應用。

實際磨削加工表明，磨削功率信號與聲發射傳感器信號相比，具有安裝方便、成本低、受外界環境影響小的特點，功率傳感器信號響應時間可達到20毫米內，滿足磨削消空程與防碰撞要求。目前市場上也有利用磨削功率信號對數控機床進行消空程/防碰撞的產品，但由于磨削功率信號會隨著主軸運行時間發生漂移，目前產品難以對磨削功率信號消空程與防碰撞功能進行實際應用。

發明內容

本發明是針對磨削功率信號會隨著主軸運行時間發生漂移對磨削消空程功能影響的問題，提出了一種基于功率信號的磨削消空程與防碰撞方法，利用自動檢測功率傳感器與數據采集卡是否正常來防止消空程發生故障，通過數控機床數控系統與數據采集卡交互來避免機床主軸砂輪在整個工件毛坯余量內以空程速度進行撞擊，通過對控制信號的延時設置解決了磨削工件毛坯形狀不規則導致消空程失效問題。

本發明的技術方案為：一種基于功率信號的磨削消空程與防碰撞方法，將功率傳感器安裝于機床主軸變頻器輸出端處，并將數據采集控制卡與功率傳感器信號線連接，將數據采集控制卡的開關輸入/輸出與數控機床數控系統連接，磨削消空程與防碰撞的磨削加工循環控制如下：

1)磨削加工循環前，首先，測試值采集：主軸靜止時，采樣主軸靜止功率k；主軸空轉時，采樣主軸空轉功率信號d；及對主軸試磨削時，采樣主軸試磨削最大功率m；

然后，設定相關值：根據上述功率信號設定參考設定值h，h值在k與d之間；設定比例系數a，a是通過試磨削最大功率信號m和主軸空轉功率信號d的差值m-d來確定，并建立相對d的消空程控制線d+d*a；設置防碰撞控制線b，b>m；

2)防碰撞控制：當機床磨削加工循環開始后，防碰撞啟用，判斷測試功率信號是否大于觸發防碰撞控制線b，如果測試功率信號大于b，數控系統輸出PLC_o2到機床，則機床進給程序停止，機床主軸迅速回退；

3)消空程控制：每次磨削加工循環開始時，數控機床輸出數控系統檢查信號PLC_i1高電平信號，當數據采集控制卡接收到PLC_i1高電平信號時進行一次主軸空轉功率信號d采樣，同時自動進行功率傳感器及數據采集控制卡是否處于正常工作狀態檢查，檢查正常后數據采集控制卡輸出一個PLC_o3高電平信號給數控系統，當數控系統接收到PLC_o3高電平信號后，機床主軸以快進速度快速接近工件，當測試功率信號大于消空程控制線d+d*a時，輸出一個PLC_o1高電平信號給數控機床數控系統，消空程結束，機床主軸立刻轉換成定程磨削加工速度進行磨削加工，如果在數控系統發出的PLC_i1高電平區域內沒有產生消空程PLC_o1高電平信號，在PLC_i1轉換成低電平時，機床主軸自動轉入定程磨削過程；