[發(fā)明專利]一種用于數(shù)控磨床的砂輪輪廓在位測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110858458.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113524039B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑巖;康仁科;李干;張園;董志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/12
• 分類號(hào): B24B49/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

1.一種用于數(shù)控磨床的砂輪輪廓在位測(cè)量方法，其特征在于，測(cè)量方法基于如下裝置實(shí)現(xiàn)：包括激光傳感器、砂輪驅(qū)動(dòng)部件、數(shù)控磨床，所述激光傳感器安裝在磨床主軸的右側(cè)，并與數(shù)控磨床的控制裝置相連，所述數(shù)控磨床的控制系統(tǒng)包括坐標(biāo)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述砂輪驅(qū)動(dòng)部件基于控制系統(tǒng)發(fā)出的指令行進(jìn)或停止，所述坐標(biāo)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)以及砂輪移動(dòng)過(guò)程中的觸發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)，所述激光傳感器用于采集砂輪邊緣輪廓點(diǎn)信息，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于基于激光傳感器采集的信息計(jì)算砂輪圓弧圓心在數(shù)控系統(tǒng)中的坐標(biāo)，通過(guò)磨削作業(yè)不同階段中砂輪圓弧半徑的數(shù)值變化，得到砂輪的使用情況；

包括如下步驟：

步驟1、安裝激光傳感器，使用標(biāo)準(zhǔn)棒對(duì)激光傳感器進(jìn)行標(biāo)定，確定激光傳感器中點(diǎn)在數(shù)控磨床坐標(biāo)中的精確位置；

步驟2、安裝待測(cè)砂輪，將砂輪軸心移動(dòng)至待測(cè)量中心位置，基于激光傳感器反饋的信息得到砂輪長(zhǎng)度和半徑最大值，并將該數(shù)值存儲(chǔ)于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)；

步驟3、選取多個(gè)砂輪輪廓待測(cè)點(diǎn)，逐個(gè)對(duì)砂輪輪廓待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)采集，根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)采用最小二乘法擬合出測(cè)量點(diǎn)圓弧輪廓，根據(jù)砂輪圓弧起止點(diǎn)坐標(biāo)求得圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角、圓心坐標(biāo)及圓弧半徑；

所述對(duì)激光傳感器進(jìn)行標(biāo)定具體包括如下步驟：

步驟11、將校準(zhǔn)棒移動(dòng)至數(shù)控磨床的Z軸安全距離，此時(shí)距激光束距離為L(zhǎng)s，然后沿X軸將校準(zhǔn)棒移動(dòng)至待測(cè)量位置；

步驟12、沿Z軸將校準(zhǔn)棒移動(dòng)至待測(cè)量平面；

步驟13、將校準(zhǔn)棒以快速進(jìn)給速度Vmax沿X軸移動(dòng)到激光光束中，待數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到激光信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，沿X軸將校準(zhǔn)棒回退距離X1’至左側(cè)測(cè)量位M1，記錄M1點(diǎn)坐標(biāo)為（Xm1，Zm1）；

步驟14、將校準(zhǔn)棒自左側(cè)測(cè)量位M1處以最小進(jìn)給速度Vmin多次移入激光光束，將多次測(cè)量測(cè)得的M1與激光信號(hào)變化點(diǎn)處距離的平均值記為X1；

步驟15、在激光束右側(cè)重復(fù)步驟13和步驟14，確定右側(cè)測(cè)量位M2 ，記錄M2點(diǎn)坐標(biāo)為（Xm2，Zm2），回退距離X2’，并測(cè)得M2與激光信號(hào)變化點(diǎn)處距離X2；

步驟16、確定激光束在最小進(jìn)給速度Vmin下的中心位置X0，其滿足X0=(X1+X2)/2，將該位置記錄于數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟17、確定激光束在最大進(jìn)給速度Vmax下的中心位置X0’，其滿足X0’=(X1’+X2’)/2，將該位置記錄于數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟18、同理確定上方測(cè)量位M3（Xm3，Zm3），測(cè)得激光束在不同進(jìn)給速度下Z軸的中心位置Z0和Z0’，將該位置記錄于數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟19、確定激光變化點(diǎn)在數(shù)控磨床坐標(biāo)系的精確位置為（X0，Z0），將標(biāo)準(zhǔn)棒在激光光束長(zhǎng)度中點(diǎn)處分別沿X軸、Z軸工作平面穿過(guò)激光光束，在工作平面中激光信號(hào)發(fā)生變化點(diǎn)的坐標(biāo)值即測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)為（Xm，Zm），將該位置記錄于數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟110、將校準(zhǔn)棒沿Z軸、X軸返回到起始安全位置，然后依次關(guān)閉激光傳感器、數(shù)控磨床磨削軸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)控磨床的砂輪輪廓在位測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟3后還包括如下步驟：

步驟4、事先根據(jù)砂輪特性在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中輸入砂輪磨損評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；在砂輪首次經(jīng)過(guò)磨削作業(yè)后執(zhí)行測(cè)量步驟，得到測(cè)量砂輪總長(zhǎng)度和砂輪最大圓弧半徑，砂輪實(shí)測(cè)圓弧半徑、砂輪圓弧圓心坐標(biāo)，砂輪圓弧對(duì)應(yīng)圓心角輸出到數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟5、在砂輪每次磨削作業(yè)后執(zhí)行測(cè)量步驟，得到測(cè)量砂輪總長(zhǎng)度和砂輪最大圓弧半徑、砂輪實(shí)測(cè)圓弧半徑、砂輪圓弧圓心坐標(biāo)，砂輪圓弧對(duì)應(yīng)圓心角，將測(cè)得的數(shù)據(jù)與砂輪首次執(zhí)行測(cè)量步驟得到的數(shù)據(jù)做差，計(jì)算出砂輪磨損值，得到砂輪實(shí)測(cè)圓弧半徑變化量；

步驟6、比較實(shí)測(cè)圓弧半徑變化量與砂輪磨損評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的公差大小，對(duì)砂輪磨損狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。