數(shù)控外圓磨削中切磨次數(shù)的算法及編程
2019-8-7 來(lái)源： 陜西秦川格蘭德機(jī)床有限公司 作者：孫秦超
摘 要 ：數(shù)控外圓磨削中，當(dāng)磨削部位軸向長(zhǎng)度大于砂輪寬度且徑向磨削余量較大時(shí)，一般采用切縱復(fù)合磨削方法，可大量節(jié)省加工時(shí)間。即多次等距跳檔切入磨削，去除較大余量，當(dāng)剩余很小徑向余量時(shí)，采用縱磨方式磨削至最終尺寸。每次切入磨削要求砂輪要有一定的重疊量，方能保證多次切磨后不留或保留微量的切痕和棱線，那么就需要自動(dòng)計(jì)算切磨次數(shù)和跳檔距離，然后進(jìn)行編程加工，這里就算法和編程方法進(jìn)行討論。
關(guān)鍵詞 ：磨床 磨削 切縱復(fù)合磨削 切入磨 縱磨
數(shù)控外圓磨削中，當(dāng)磨削部位軸向長(zhǎng)度大于砂輪寬度且徑向磨削余量較大時(shí)，一般采用切縱復(fù)合磨削方法，可大量節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率。所謂切縱復(fù)合磨削：即多次等距跳檔切入磨削，去除較大徑向余量，剩余很小徑向余量時(shí)，采用縱磨方式磨削至最終尺寸。
每次切入磨削要求砂輪要有一定的重疊量，方能保證多次切磨后不留或保留微量的切痕和棱線，要保證縱磨達(dá)到精度要求，就需要自動(dòng)計(jì)算切磨次數(shù)和跳檔距離，然后進(jìn)行編程加工，本文就算法和編程方法進(jìn)行以下討論。
1 、磨削要求說(shuō)明
根據(jù)磨削工藝，切縱復(fù)合磨削有以下要求：
1.1 磨削起點(diǎn)和終點(diǎn)
根據(jù)工藝，在縱磨外圓時(shí)砂輪在磨削部位兩端都要有一定的磨出量，且砂輪在兩端位置要有一定的停留，兩端的磨出量和停留時(shí)間不一定相同，根據(jù)工件情況而定。磨出量大的一端，停留時(shí)間可少一些，反之則相反。并非砂輪邊緣與工件兩端對(duì)準(zhǔn)開(kāi)始磨削，否則磨削完成后，兩端頭部直徑大小會(huì)與中間不一致，存在誤差。
如遇臺(tái)階軸，砂輪在一端可能就沒(méi)有磨出量，那么此時(shí)停留時(shí)間就長(zhǎng)一些，而另一端留有磨出量，停留時(shí)間可以少一些，兩端停留時(shí)間并不相等。由此可見(jiàn)，磨削編程時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)并不能完全由圖紙尺寸而定，而是操作工根據(jù)磨削需要確定，再配合停留時(shí)間達(dá)到預(yù)期目的。
實(shí)際操作中，操作工分別將砂輪移動(dòng)調(diào)整到左右兩端，留出一定的磨出量，記錄左右兩端的軸向座標(biāo) Z_L 和 Z_R,或者利用用戶自定義畫(huà)面上的坐標(biāo)捕捉功能，自動(dòng)記錄兩端 Z 坐標(biāo)。
1.2 砂輪切入重疊量
如果按照砂輪寬度跳檔多次切入磨削，由于砂輪磨損，使每次磨削量有差異，另一方面在兩次切入磨削砂輪交界處會(huì)留有一個(gè)棱線，是不利于后面的往復(fù)縱磨和達(dá)到最終精度，這些都會(huì)產(chǎn)生磨削不利因素。
為了解決以上問(wèn)題，可以使砂輪跳檔距離小于砂輪寬度，等距跳檔，每次切入磨削時(shí)有一個(gè)重疊量就可以解決棱線問(wèn)題。當(dāng)然重疊量越小，切入次數(shù)會(huì)越少，效率就越高，等距跳檔可以解決砂輪磨損問(wèn)題。
要實(shí)現(xiàn)最小的重疊量，又要等距跳檔，這還與跳檔距離、砂輪寬度、磨削范圍相關(guān)，并非獨(dú)立確定的量，有待于后面計(jì)算。
1.3 跳檔距離和切入次數(shù)
從以上分析可見(jiàn)，等距跳檔切入可以保證砂輪磨損狀況基本良好。重疊量 d、跳檔距離 L、切入次數(shù) n 三個(gè)物理量相互關(guān)聯(lián)，存在最優(yōu)算法，需要進(jìn)一步討論計(jì)算。
2 、計(jì)算方法
圖 1 磨削示意圖
按磨削示意圖，可得出以下公式：
3、 編程方法
知道了算法，編程就很容易，該算法可用于各種數(shù)控系統(tǒng)，只要系統(tǒng)具備取整函數(shù)和一般的運(yùn)算功能即可。下面以 FANUC-0i 數(shù)控系統(tǒng)為例，給出 2 個(gè)程序例子：
4 、結(jié)語(yǔ)
以上算法經(jīng)過(guò) CAD 模擬驗(yàn)證和實(shí)際機(jī)床運(yùn)行驗(yàn)證，結(jié)果正確，效果良好。通過(guò)以上分析可知，然存在一個(gè)不確定的物理量即 d，影響了該物理量的解算，但使用工程方法，根據(jù)工藝需要預(yù)設(shè)一個(gè)值進(jìn)行試算，然后進(jìn)行校正，就能夠比較完美地解決實(shí)際問(wèn)題。
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