基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法技术

本发明专利技术涉及基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法，包括以下步骤：1)工件坐标系的建立，通过对刀的方式，记录两次试切削点的X轴坐标，并计算出工件回转中心X轴的坐标值；2)进行试切削，根据试切削进给量计算砂轮半径，结合工件半径计算出数控磨床主轴回转中心与工件回转中心的偏心距离Y；3)将偏心距离和工件半径代入偏心补偿模型，得出数控磨床X轴进给量和工件切削量的确切关系。优点是，本发明专利技术解决了由于偏心所引起的理想磨削量与实际磨削量不相等、加工精度无法保证的问题，提高了数控磨床的加工精度，提高了产品合格率。

Compensation method based on the eccentricity between the spindle center of grinding machine and the workpiece center of rotation

【技术实现步骤摘要】
基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法
本专利技术属于磨床磨削领域，尤其涉及基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法。
技术介绍
数控磨床加工时，工件被夹持在回转工作台上，砂轮主轴竖直安装，可沿X轴和Z轴分别进行横向和竖直方向进给，进而完成对环形、盘形和套筒类零件的内、外圆及端面的磨削加工。理想的数控磨床，其砂轮主轴回转中心沿X轴横向运动所扫过的平面与工件回转中心在X轴方向所构成的平面完全重合，不存在偏心误差。实际使用过程中，振动、回转工作台磨损和床身、导轨受力变形等所引起的误差以及安装误差，使得砂轮主轴回转中心沿X轴横向运动所扫过的平面与工件回转中心在X轴方向所构成的平面不能完全重合，产生偏心。偏心导致理想磨削量与实际磨削量不相等，加工精度无法保证，严重影响产品的合格率。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法，能够有效的解决由于偏心所引起的理想磨削量与实际磨削量不相等、加工精度无法保证的问题，提高数控磨床的加工精度，以提高产品合格率。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法，包括以下步骤：1)工件坐标系的建立，通过对刀的方式，记录两次试切削点的X轴坐标，并计算出工件回转中心X轴的坐标值；2)进行试切削，根据试切削进给量计算砂轮半径，结合工件半径计算出数控磨床主轴回转中心与工件回转中心的偏心距离Y；式(1)中，r是砂轮半径，R1是初始的工件半径，Xc是工件回转中心的X轴坐标值，Xa是数控磨床主轴回转中心的X轴初始坐标值；3)将偏心距离和工件半径代入偏心补偿模型，得出数控磨床X轴进给量和工件切削量的确切关系：式(2)中，ΔR是工件切削量，R2是切削后的工件半径，ΔX是砂轮进给量；4)当砂轮重新修整或更换工件后，重复进行步骤1)～步骤3)的操作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了由于偏心所引起的理想磨削量与实际磨削量不相等、加工精度无法保证的问题，提高了数控磨床的加工精度，提高了产品合格率。附图说明图1是理想磨削状态的示意图。图2是偏心时磨削状态的示意图。图3是对刀示意图一。图4是对刀示意图二。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。见图1-图4，基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法：测量砂轮半径r、工件半径R以及工件回转中心的X轴坐标值Xc。利用这些数据计算出磨床主轴的偏心距离Y，建立在偏心影响下主轴的进给量ΔX与工件磨削量ΔR之间的数学模型，从而完全消除主轴偏心对加工精度的影响。见图2，由图中存在的几何关系可知，A、B两点砂轮与工件分别满足如下关系式：(r+R1)2＝Y2+(Xc-Xa)2(3)(r+R2)2＝Y2+(Xc-Xb)2(4)Xb＝Xa+ΔX(5)由式(3)-式(5)可得出偏心距离Y为：由式(1)、式(3)-式(5)可得出砂轮进给量ΔX与工件切削量ΔR之间的关系为：其中，工件回转中心的X轴坐标值Xc、砂轮半径r、磨床主轴的偏心距离Y均为未知量，需根据磨削时的几何关系(见图3、图4)计算得出。确定工件回转中心的X轴坐标Xc、确定磨削时砂轮的几何平均半径r、确定偏心距离Y，得出最终的补偿模型；得出补偿模型后，可将其添加到数控系统中，通过补偿模型根据目标切削量计算出X方向的进给量，进而达到存在偏心时仍能准确控制进给量和切削量的目的。具体步骤如下：1)见图3，利用对刀的方式确定工件回转中心的X轴坐标Xc，让砂轮依次从工件的两侧缓慢向工件进给，直到和工件有微量接触时停止，分别记录两次产生微量切削时主轴的X轴坐标X01、X02，则工件回转中心的X轴坐标值为：Xc＝(X02+X01)/2；(6)2)由于砂轮外表面不光整，切削时存在吃刀量和弹性变形，导致砂轮直径直接测量的不准确。所以，采用试切削的方式间接得出切削过程中砂轮的几何平均直径，单次切削过程中砂轮的磨损量很小，因此切削时砂轮的损耗可忽略不计。见图4，具体步骤如下：a、Xc的值确定之后，用千分尺精确测量工件直径，记为R3；b、将砂轮移动至坐标为X01处，此时砂轮中心点记为A；c、其进给切削量为ΔX1的距离，此时砂轮中心点记为B，X轴坐标记为X03；d、将砂轮退出，用千分尺精确测量此时工件直径，记为R4。A点时砂轮与工件满足如下关系：(R3+r)2＝Y2+(Xc-X01)2(7)B点时砂轮与工件满足如下关系：(R4+r)2＝Y2+(Xc-X03)2(8)将式(3)代入到式(4)中可精确得到切削时砂轮的几何平均直径为r：将式(9)代入到式(7)中可得到偏心距离为：将由式(6)、(9)、(10)确定好的数据，以及对刀点的位置坐标代入到式(2)中，便可得到在偏心距离Y存在的情况下，主轴进给量ΔX与工件切削量ΔR之间的数学模型，进而可以对工件进行精确地磨削加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)工件坐标系的建立，通过对刀的方式，记录两次试切削点的X轴坐标，并计算出工件回转中心X轴的坐标值；/n2)进行试切削，根据试切削进给量计算砂轮半径，结合工件半径计算出数控磨床主轴回转中心与工件回转中心的偏心距离Y；/n

【技术特征摘要】
1.基于磨床主轴回转中心与工件回转中心偏心的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)工件坐标系的建立，通过对刀的方式，记录两次试切削点的X轴坐标，并计算出工件回转中心X轴的坐标值；
2)进行试切削，根据试切削进给量计算砂轮半径，结合工件半径计算出数控磨床主轴回转中心与工件回转中心的偏心距离Y；



式(1)中，r是砂轮半径，R...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松，程淼，陈燕，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21