本发明专利技术公开了一种平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置的控制方法，其要点是：控制检测磨削装置的磨削机构的砂轮磨头对平面共轭凸轮的外轮廓进行磨削加工时，由凸轮内轮廓检测装置的第二激光测量头沿平面共轭凸轮的轴向做往复运动并对平面共轭凸轮内轮廓轴向上的轮廓线进行测量。控制检测磨削装置的磨削机构的砂轮磨头对平面共轭凸轮的内轮廓进行磨削加工时，由凸轮外轮廓检测装置的第一激光测量头在平面共轭凸轮的轴向上做往复运动并对平面共轭凸轮外轮廓轴向上的轮廓线进行测量。当凸轮旋转一周，则检测磨削装置能同时对平面共轭凸轮的内外轮廓中的一个轮廓的尺寸在周向上进行在线检测和对平面共轭凸轮的内外轮廓中的另一个轮廓进行磨削。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械制造领域，具体涉及一种应用平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置对平面共轭凸轮轮廓进行检测和磨削的控制方法。
技术介绍
凸轮机构是主要由凸轮、从动件和机架组成的传动机构。凸轮按照形式的不同通常分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三种。盘形凸轮又分为盘形内凸轮和盘形外凸轮，因为盘形内凸轮很少被采用，故通常所称的盘形凸轮均指盘形外凸轮。按照从动件的运动轨迹的不同，凸轮又分为平面凸轮和空间凸轮。平面凸轮是指凸轮运动平面与从动件的运动平面互相平行或重合，盘形凸轮和移动凸轮均属于平面凸轮，而空间凸轮是指从动件的运动轨迹为空间曲线，圆柱凸轮属于空间凸轮。凸轮按照外部约束形态的不同又可分为沟槽凸轮、凸缘凸轮、等幅凸轮和共轭凸轮。共轭凸轮通常指相互固结的一对盘形凸轮(也即双盘形凸轮)。该对凸轮的各自的轮廓(也即凸轮的周向外侧表面)分别与同一从动件上相应的运动副元素相接触。共轭凸轮的2个凸轮按一定位置固装在同一轴上，使这两个凸轮各自分别在推程和回程时保持共轭性，进而保证双盘形凸轮与从动件锁合。按照从动件的不同的运动形式，双盘形凸轮又分为摆动从动杆共轭凸轮和直动从动杆共轭凸轮。共轭凸轮的第二种形式是:在同一个环状的盘形凸轮上，设置2个盘形轮廓部位，也即在凸轮的周向内侧表面和周向外侧表面各设有相应的一个凸轮轮廓部位(简称为内外轮廓)，并且内外轮廓的形状相似，由于这种共轭凸轮的从动件的运动平面与凸轮运动平面互相平行或重合，故可称为平面共轭凸轮。平面共轭凸轮可以广泛应用于各种自动化机械中，如纺织经编机、印刷机等，其中纺织经编机上钩针凸轮就是上述定义的平面共轭凸轮。平面共轭凸轮轮廓磨削属于非圆磨削，轮廓曲线复杂而且内外轮廓尺寸还要保证尺寸共轭一致性，从而磨削加工与检测难度均较大。现有技术对平面共轭凸轮轮廓进行磨削加工的设备主要采用数控加工中心或者专用磨削机床，磨削加工中，还需要对平面共轭凸轮的内外轮廓和加工误差进行检测、对内外轮廓磨削余量以及磨削进给量进行确定等，上述的检测多采用人工在线操作方式或者采用离线检测方式，不仅检测精度不高，而很难保证平面共轭凸轮内外轮廓尺寸共轭一致性，还存在磨削加工效率很低的问题。中国专利文献CN102589469A (申请号为201210026457.0)公开了一种“平面共轭凸轮轮廓检测装置及其控制方法”。该文献所涉及的平面共轭凸轮的检测装置虽然可以对平面共轭凸轮的内外轮廓同时进行测量，从而能保证凸轮共轭一致性，但其属于接触式测量，测量精度还有待于进一步提高。另外，该测量装置仅仅只是离线测量装置，不具有磨削加工的功能。中国专利文献CN201195276Y (专利申请号200820034576.X)公开了一种“在线测试数控凸轮磨床”。该文献所述的磨床是一种在对凸轮进行磨削加工的同时还可同步对凸轮进行在线测试的磨床。该文献中所涉及的凸轮按照其附图所示，应该为平面盘形凸轮，所以其进行的测量和加工也只是实施在盘形凸轮的轮廓(也即周向外侧)上。该文献的测试虽然是在线自动测试，但是，其测量精度仍较低。中国专利文献CN102147238B (专利申请号 201110051991.2)、CN102175181B (专利申请号 201110051993.1)、CN102122144B (专利申请号 201110051996.5)和 CN102200762B(专利申请号201110096390.3)分别公开了一种“凸轮轮廓检测装置”、“凸轮轮廓检测装置的检测方法”、“用于凸轮轮廓检测的数控系统”和“凸轮轮廓检测用数控系统”。所述的这四种检测装置或检测系统工作时，都要先将凸轮从加工设备上取下，然后进行检测，如检测不合格，还需将凸轮装回加工设备重新定位继续加工，导致工作效率大大降低，而且所述的检测的对象都是平面盘形凸轮外轮廓。中国专利文献CN101434053B (专利申请号 20081020397.4)、CN101561250B (专利申请号 200910052043.3)和 CN101259596A (专利申请号 200810023391.3)分别公开了一种“凸轮非圆磨削的自动定位及在线测量方法和装置”、“大尺寸凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法”和“一种数控凸轮磨床”，所述的3篇文献中的第一篇其在线测量属于接触式测量，测量精度低，接触测量过程中可能造成加工后的凸轮表面受到损伤，而且测量头易磨损。第二篇文献其在线测量属于激光图像测量，检测装置复杂，制造维护成本较高。上述的前2种凸轮轮廓磨削装置和检测方法都只用于平面盘形凸轮外轮廓。第三篇文献则是只能进行加工，检测时仍需将凸轮将设备上取下通过另外的检测设备进行检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种对平面共轭凸轮的内外轮廓分别同步磨削和在线检测的连续作业的控制方法。实现本专利技术目的的基本技术方案是:一种，其特点是:采用的平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置包括控制系统、机身、设置在机身上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构、固定设置在工作台机构上的凸轮旋转机构和固定设置在机身上的检测磨削装置。所述控制系统控制工作台机构、凸轮旋转机构和检测磨削装置的动作。检测磨削装置包括磨削机构和在线检测装置。上述磨削机构包括磨削工作台和砂轮磨头。磨削工作台固定设置在机身上。在线检测装置包括凸轮外轮廓在线检测装置和凸轮内轮廓在线检测装置。凸轮外轮廓在线检测装置包括第一激光测量头、第一直线电机和第一直线电机驱动器。第一直线电机由其定子固定设置在磨削机构的磨削工作台的后侧上。第一激光测量头通过第一连接测量杆固定设置在第一直线电机的动子上，由控制系统通过第一直线电机驱动器控制第一直线电机的动子带动第一激光测量头进行X向移动测量平面共轭凸轮的外轮廓尺寸。凸轮内轮廓在线检测装置包括第二激光测量头、第二直线电机和第二直线电机驱动器。第二直线电机由其定子固定设置在磨削机构的磨削工作台的前侧上。第二激光测量头通过第二连接测量杆固定设置在第二直线电机的动子上，由控制系统通过第二直线电机驱动器控制第二直线电机的动子带动第二激光测量头进行X向移动测量平面共轭凸轮的内轮廓尺寸。第一激光测量头、第二激光测量头与磨削机构的砂轮磨头处于同一 X-Y平面上，且三者的轴线相互平行，并且平面共轭凸轮的轴线位于X-Y平面上。上述第一激光测量头与砂轮磨头的轴线的基准间距为Lw，第二激光测量头与砂轮磨头的轴线的基准间距为Ls，在所述平面共轭凸轮的旋转角度为Θ i时，平面共轭凸轮的安装轴线与砂轮磨头的轴线的间距为Iui，平面共轭凸轮端面与磨削工作台Y轴线的间距为Ivi，在线测量的平面共轭凸轮的外轮廓与第一激光测量头的间距测量值为Ili，在线测量的平面共轭凸轮内轮廓与第二激光测量头的间距测量值为l2i，00 < Θ j ^ 3600, Θ i=360/n,i=l,2,3......，η。η为平面共轭凸轮100旋转一周的过程中同时检测Θ ” Ili和I2i测量值的次数。上述具有以下步骤:①、由检测磨削装置的在线检测装置对平面共轭凸轮内外轮廓尺寸在线测量。在线测量分为平面共轭凸轮磨削前和磨削结束后以及磨削工作中测量。在平面共轭凸轮磨削前和磨削结束后状态，使平面共轭凸轮旋转I周以每个Θ i角度均分做“间歇旋转”运动，在每个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置的控制方法，其特征在于：采用的平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置包括控制系统、机身（11）、设置在机身（11）上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构（12）、固定设置在工作台机构（12）上的凸轮旋转机构（13）和固定设置在机身（11）上的检测磨削装置（10）；所述控制系统控制工作台机构（12）、凸轮旋转机构（13）和检测磨削装置（10）的动作；检测磨削装置（10）包括磨削机构（14）和在线检测装置（15）；磨削机构（14）包括磨削工作台（14?1）和砂轮磨头（14?4）；磨削工作台（14?1）固定设置在机身（11）上；在线检测装置（15）包括凸轮外轮廓在线检测装置（15a）和凸轮内轮廓在线检测装置（15b）；凸轮外轮廓在线检测装置（15a）包括第一激光测量头（15?1）、第一直线电机（15?3）和第一直线电机驱动器（15?5）；第一直线电机（15?3）由其定子（15?3?1）固定设置在磨削机构（14）的磨削工作台（14?1）的后侧上；第一激光测量头（15?1）通过第一连接测量杆（15?7）固定设置在第一直线电机（15?3）的动子（15?3?2）上，由控制系统通过第一直线电机驱动器（15?5）控制第一直线电机（15?3）的动子（15?3?2）带动第一激光测量头（15?1）进行X向移动测量平面共轭凸轮的外轮廓尺寸；凸轮内轮廓在线检测装置（15b）包括第二激光测量头（15?2）、第二直线电机（15?4）和第二直线电机驱动器（15?6）；第二直线电机（15?4）由其定子（15?4?1）固定设置在磨削机构（15?4）的磨削工作台（15?4?1）的前侧上；第二激光测量头（15?2）通过第二连接测量杆（15?9）固定设置在第二直线电机（15?4）的动子（15?4?2）上，由控制系统通过第二直线电机驱动器（15?6）控制第二直线电机（15?4）的动子（15?4?2）带动第二激光测量头（15?2）进行X向移动测量平面共轭凸轮的内轮廓尺寸；第一激光测量头（15?1）、第二激光测量头（15?2）与磨削机构（14）的砂轮磨头（14?4）处于同一X?Y平面上，且三者的轴线相互平行，并且平面共轭凸轮的轴线位于X?Y平面上；第一激光测量头（15?1）与砂轮磨头（14?4）的轴线的基准间距为Lw，第二激光测量头（15?6）与砂轮磨头（14?4）的轴线的基准间距为Ls，在所述平面共轭凸轮（100）的旋转角度为θi时，平面共轭凸轮（100）的安装轴线与砂轮磨头（14?4）的轴线的间距为lui，平面共轭凸轮（100）端面与磨削工作台（14?1）Y轴线的间距为lvi，在线测量的平面共轭凸轮（100）的外轮廓与第一激光测量头（15?1）的间距测量值为l1i，在线测量的平面共轭凸轮（100）内轮廓与第二激光测量头（15?2）的间距测量值为l2i，00≤θi≤3600，θi=360/n，i=1,2,3......,n；n为平面共轭凸轮100旋转一周的过程中同时检测θi、l1i和l2i测量值的次数；上述平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置的控制方法具有以下步骤：①、由检测磨削装置（10）的在线检测装置（15）对平面共轭凸轮（100）内外轮廓尺寸在线测量；在线测量分为平面共轭凸轮（100）磨削前和磨削结束后以及磨削工作中测量；在平面共轭凸轮（100）磨削前和磨削结束后状态，使平面共轭凸轮（100）旋转1周以每个θi角度均分做“间歇旋转”运动，在每个间歇旋转周期，第一激光测量头（15?1）与第二激光测量头（15?2）分别也可同时在平面共轭凸轮（100）的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量；在平面共轭凸轮（100）磨削中在线测量，使平面共轭凸轮（100）旋转1周以每个θi角度均分做缓慢连续旋转运动，第一激光测量头（15?1）与第二激光测量头（15?2）分别在平面共轭凸轮（100）的轴向内外轮廓线上做快速往复运动进行测量；平面共轭凸轮（100）的旋转速度为1转/60分至1转/20分；第一激光测量头（15?1）与第二激光测量头（15?2）的往复直线运动的速度为3000毫米/分至10000毫米/分；②、根据测得的平面共轭凸轮（100）的内外轮廓尺寸计算出平面共轭凸轮（100）的外轮廓极坐标径向尺寸和内轮廓极坐标径向尺寸并与要加工的平面共轭凸轮（100）的外内轮廓极坐标径向尺寸进行比较，得出加工误差和加工余量；然后将平面共轭凸轮（100）外轮廓极坐标径向尺寸最大值作为平面共轭凸轮（100）磨削的加工零点；然后通过工作台（12?4）带动平面共轭凸轮（100）使外轮...
【技术特征摘要】
1.一种平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置的控制方法，其特征在于:采用的平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置包括控制系统、机身(11)、设置在机身(11)上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构(12 )、固定设置在工作台机构(12 )上的凸轮旋转机构(13 )和固定设置在机身(11)上的检测磨削装置(10);所述控制系统控制工作台机构(12)、凸轮旋转机构(13)和检测磨削装置(10)的动作；检测磨削装置(10)包括磨削机构(14)和在线检测装置(15)； 磨削机构(14)包括磨削工作台(14-1)和砂轮磨头(14-4);磨削工作台(14-1)固定设置在机身(11)上；在线检测装置(15)包括凸轮外轮廓在线检测装置(15a)和凸轮内轮廓在线检测装置(15b);凸轮外轮廓在线检测装置(15a)包括第一激光测量头(15-1 )、第一直线电机(15-3)和第一直线电机驱动器(15-5);第一直线电机(15-3)由其定子(15-3-1)固定设置在磨削机构(14)的磨削工作台(14-1)的后侧上；第一激光测量头(15-1)通过第一连接测量杆(15-7)固定设置在第一直线电机(15-3)的动子(15-3-2)上，由控制系统通过第一直线电机驱动器(15-5)控制第一直线电机(15-3)的动子(15-3-2)带动第一激光测量头(15-1)进行X向移动测量平面共轭凸轮的外轮廓尺寸；凸轮内轮廓在线检测装置(15b)包括第二激光测量头(15-2)、第二直线电机(15-4)和第二直线电机驱动器(15-6);第二直线电机(15-4)由其定子(15-4-1)固定设置在磨削机构(15-4)的磨削工作台(15_4_1)的前侧上；第二激光测量头(15-2)通过第二连接测量杆(15-9)固定设置在第二直线电机(15-4)的动子(15-4-2)上，由控制系统通过第二直线电机驱动器(15-6)控制第二直线电机(15-4)的动子(15-4-2)带动第二激光测量头(15-2)进行X向移动测量平面共轭凸轮的内轮廓尺寸；第一激光测量头(15-1 )、第二激光测量头(15-2)与磨削机构(14)的砂轮磨头(14-4)处于同一 X-Y平面上，且三者的轴线相互平行，并且平面共轭凸轮的轴线位于X-Y平面上； 第一激光测量头(15-1)与砂轮磨头(14-4)的轴线的基准间距为Lw，第二激光测量头(15-6)与砂轮磨头(14-4)的轴线的基准间距为Ls，在所述平面共轭凸轮(100)的旋转角度为Θ i时，平面共轭凸轮(100)的安装轴线与砂轮磨头(14-4)的轴线的间距为Iui，平面共轭凸轮(100)端面与磨削工作台(14-1) Y轴线的间距为Ivi，在线测量的平面共轭凸轮(100)的外轮廓与第一激光 测量头(15-1)的间距测量值为Ili，在线测量的平面共轭凸轮(100)内轮廓与第二激光测量头(15-2)的间距测量值为l2i, 00 ^ 3600，Θ i=360/n,i=l, 2,3......，η ;n为平面共轭凸轮100旋转一周的过程中同时检测Θ ^lli和I2i测量值的次数； 上述平面共轭凸轮轮廓检测和磨削加工装置的控制方法具有以下步骤: ①、由检测磨削装置(10)的在线检测装置(15)对平面共轭凸轮(100)内外轮廓尺寸在线测量；在线测量分为平面共轭凸轮(100)磨削前和磨削结束后以及磨削工作中测量；在平面共轭凸轮(100)磨削前和磨削结束后状态，使平面共轭凸轮(100)旋转I周以每个Θ i角度均分做“间歇旋转”运动，在每个间歇旋转周期，第一激光测量头(15-1)与第二激光测量头(15-2)分别也可同时在平面共轭凸轮(100)的轴向轮廓线上做...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭建江，张建生，沈洪雷，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：
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