[發明專利]基于數控系統的曲軸磨削方法及裝置

有效

• 申請號: 202010061223.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111414672B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 劉松林;葉琦;蔡飛;賈衡;嚴熙;黃興炳;呂道輝
• 申請（專利權）人: 武漢華中數控股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B24B1/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 秦曼妮

1.一種基于數控系統的曲軸磨削方法，其特征在于，包括以下步驟：

接收用戶設定的曲軸加工參數；

根據用戶設定的曲軸加工參數，計算磨削點連續軌跡，并通過運動控制算法計算出單位周期內的C軸運動的“時間-角度”數據和X軸移動的“跟隨”位移數據，形成完整的“時間-角度-位移”數據表，再導入到數控系統的插補運動控制模塊同時存儲到數控系統的參數列表中；所述形成完整的“時間-角度-位移”數據表之后還包括：先對離散而成的“時間-角度-位移”數據表離散的數據進行擬合，得到低階連續的曲軸加工輪廓曲線后，再采用三次B樣條曲線擬合算法進行樣條曲線密化，形成高階連續的曲線，最終將密化后的連續曲線離散后得到更加精確的“時間-角度-位移”增量數據，然后生成密化后的“時間-角度-位移”數據表；

循環啟動后，先完成Z軸的定位，再通過G代碼加工程序調用“時間-角度-位移”數據表中C軸和X軸的插補增量，轉化為計數脈沖發送給電機驅動器，驅動器根據C軸實際轉動增量或X軸實際位移增量控制C軸和X軸的運動，實現C-X軸相對時間脈沖的隨動磨削。

2.如權利要求1所述的基于數控系統的曲軸磨削方法，其特征在于，所述采用三次B樣條曲線擬合算法進行樣條曲線密化，形成高階連續的曲線，最終將密化后的連續曲線離散后得到更加精確的“時間-角度-位移”增量數據，然后生成密化后的“時間-角度-位移”數據表具體包括：

三次B樣條曲線是通過給定的n+1個控制點Pi來控制k＝3時候的B樣條曲線，其中i＝0，1，...n，其中任意相鄰四個控制點Pi，Pi+1，Pi+2，Pi+3可定義一段滿足二階連續的曲線Pi(t)，其中i＝0，1，2...n-2，矩陣表達：

對于給定的“時間-角度-位移”數據表中“角度-位移”各組值(α_j，X_j)，其中j＝1，2，…，n，可計算得連桿頸運動到任意α_i時對應磨削點的二維直角坐標(X_i，Y_i)，其中i＝1，2，…，n；為使磨削輪廓曲線嚴格通過各“時間-角度-位移”數據表中的值，首先通過樣條曲線控制點反算公式(P_i-1+4P_i+P_i+1)/6＝Q_i求出控制點位置，其中i＝1，2...n：

由于“時間-角度-位移”數據表記錄了角度在內的位置值，為輪廓曲線基圓段的中心位置點，且數據表首末段的部分區間內輪廓曲線曲率半徑變化量均為零，即ρ_i恒定，由Q″₁＝0和Q″_n＝0得：P₀＝2P₁-P₂，P_n+1＝2P_n-P_n-1，這樣就保證了擬合曲線在首末段的二階連續性；將P₀＝2P₁-P₂、P_n+1＝2P_n-P_n-1這兩個特解方程代入上述方程組②中，則控制點反算方程組簡化為：

簡化表示為的形式Ax＝y，再把系數矩陣A分解為：

即是，

由于

則Ax＝y可分解為Lz＝y和Ux＝z，其分解過程如下：

(1)分解公式：A＝LU

(2)求解遞推公式：Lz＝y

(3)求解遞推公式：Ux＝z

通過上述⑤⑥⑦公式即可反求出三次B樣條曲線的控制點位置，再代入公式①求出二階連續的三次B樣條曲線方程，最后根據實際的生產需要以及精度要求，合理選擇取樣組數形成密化后的“時間-角度-位移”數據表。

3.如權利要求1所述的基于數控系統的曲軸磨削方法，其特征在于，還包括：采用恒線速度運動模型對曲軸進行磨削。

4.一種基于數控系統的曲軸磨削裝置，其特征在于，包括：

參數設定模塊，用于接收用戶設定的曲軸加工參數；

運算處理模塊，用于根據用戶設定的曲軸加工參數，計算磨削點連續軌跡，并通過運動控制算法計算出單位周期內的C軸運動的“時間-角度”數據和X軸移動的“跟隨”位移數據，形成完整的“時間-角度-位移”數據表，再導入到數控系統的插補運動控制模塊同時存儲到數控系統的參數列表中；所述運算處理模塊還用于在形成完整的“時間-角度-位移”數據表之后，先對離散而成的“時間-角度-位移”數據表離散的數據進行擬合，得到低階連續的曲軸加工輪廓曲線后，再采用三次B樣條曲線擬合算法進行樣條曲線密化，形成高階連續的曲線，最終將密化后的連續曲線離散后得到更加精確的“時間-角度-位移”增量數據，然后生成密化后的“時間-角度-位移”數據表；

運動控制模塊，用于循環啟動后，先完成Z軸的定位，再通過G代碼加工程序調用“時間-角度-位移”數據表中C軸和X軸的插補增量，轉化為計數脈沖發送給電機驅動器，驅動器根據C軸實際轉動增量或X軸實際位移增量控制C軸和X軸的運動，實現C-X軸相對時間脈沖的隨動磨削。