CN103419132A - 凸轮磨削控制单元、数控设备和凸轮磨削控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸轮磨削控制单元、数控设备和凸轮磨削控制方法，所述凸轮磨削控制单元包括一文件解读转换模块、一参数处理模块、一路径处理模块、一速度规划模块和一输出模块，所述数控设备包括一数控***，以及所述的凸轮磨削控制单元，所述凸轮磨削控制方法采用所述的凸轮磨削控制单元实现。通过本发明的运用，可以有效提高凸轮磨削的效率，减少人工操作，降低成本。

Description

凸轮磨削控制单元、数控设备和凸轮磨削控制方法

技术领域

本发明涉及一种凸轮磨削控制单元、数控设备和凸轮磨削控制方法。

背景技术

在陶瓷凸轮加工领域，国内还是以手工操作加工为主，通过马达带动砂轮旋转，然后把母模型和待加工的工件固定在同一旋转轴线上，通过手旋转轴线，实现对工件的加工，加工效率低精度也低。在国际上有一些数控设备可以加工陶瓷凸轮，但是对于加工凸轮的形状，需要加工人员根据加工工件，把加工工件的形状参数一个一个的输入到数控***中，这样在参数较多时，不仅容易出错，输入时间也较长，提高了人力成本。

手动加工设备加工如图1所示，包括：凸轮顶针1、砂轮2、手柄3、母模型4和待加工毛胚5。手动加工的加工方式类似有配钥匙的方式，有一个母模型，把要加工的工件放到砂轮位置，然后用手摇的方式把凸轮模成型，这种方式不仅效率低，精度不高，而且有一个用于夹紧加工工件的部件容易磨损，磨损后就不能再加工，设备使用寿命短。

一般数控设备加工如图2所示，包括模型文件1、工人2和数控设备3。为了解决手工加工方式的弊端，就有了数控***控制方式进行加工，现有的方法是设计人员先把模型设计后，然后通过人工的方式把模型参数输入到数控***中，从而实现用数控***的方式进行磨削加工，但是这种方法需要人工输入模型参数，当模型参数较多时，需要大量时间输入，且容易输错，从而降低加工效率，人力成本也没有得到充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术参数输入时间长，加工效率低，人力成本高的缺陷，提供一种凸轮磨削控制单元、数控设备和凸轮磨削控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种凸轮磨削控制单元，其特点在于，其包括一文件解读转换模块、一参数处理模块、一路径处理模块、一速度规划模块和一输出模块，其中，

所述文件解读转换模块用于解读一模型文件，将所述模型文件的信息转换为磨削路径信息，并将所述磨削路径信息传递到所述路径处理模块；

所述参数处理模块用于设置机械参数和工艺参数；

所述路径处理模块用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息，并将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块；

所述速度规划模块用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息进行速度规划，并将规划后产生的加工数据传递给所述输出模块；

所述输出模块用于将加工数据传递给一数控***。

本领域技术人员通过常规编程手段，对本发明的文件解读转换模块、参数处理模块、路径处理模块、速度规划模块和输出模块进行编程，从而实现对应的功能。

较佳地，所述路径处理模块包括一路径转换模块和一路径拼接模块，其中，

所述路径转换模块用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

所述路径拼接模块用于根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块。

磨削是渐进的，由于不同的进给量和磨削次数等工艺参数影响，所以会产生一系列不相交的分段路径，为了避免一次次单独加工各分段路径，需要通过在相邻的分段路径之间添加过渡路径，从而完成一条完整的路径曲线，便能提高加工速率。

本发明中的“分段路径信息”指的是实体的分段路径的数字化表现形式。同样的，过渡路径信息、指令路径信息、磨削路径信息都是对应路径的数字化表现形式。

较佳地，所述速度规划模块用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息中的各部分分段路径信息分别进行速度规划；

所述速度规划模块还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划。

较佳地，所述文件解读转换模块包括一文件解读模块和一模型转换模块，其中，

所述文件解读模块用于解读所述模型文件；

所述模型转换模块用于将解读出的模型文件信息转换为磨削路径信息。

一种数控设备，其特点在于，其包括数控***，以及所述的凸轮磨削控制单元。

一种凸轮磨削控制方法，其特点在于，其采用所述的凸轮磨削控制单元实现，包括以下步骤：

步骤S1、将需要磨削的模型文件导入所述文件解读转换模块；

步骤S2、通过所述参数处理模块设定机械参数和工艺参数；

步骤S3、通过所述文件解读转换模块将模型文件转换成磨削路径信息；

步骤S4、通过所述路径处理模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息；

步骤S5、通过所述速度规划模块结合所述工艺参数将所述指令路径信息进行速度规划，并得出加工数据；

步骤S6、通过所述输出模块将所述加工数据输出给一数控***。

较佳地，步骤S2设置于步骤S3和步骤S4之间。

较佳地，所述路径处理模块还包括一路径转换模块和一路径拼接模块，步骤S4分为以下步骤：

步骤S41、通过所述路径转换模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

步骤S42、通过所述路径拼接模块根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块。

较佳地，步骤S4具体为：通过所述速度规划模块结合所述工艺参数，对各部分分段路径信息分别进行速度规划；通过所述速度规划模块还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划；将速度规划后的加工数据传递给所述输出模块。

较佳地，所述文件解读转换模块包括一文件解读模块和一模型转换模块，步骤S3分为以下步骤：

步骤S31、通过所述文件解读模块解读所述模型文件；

步骤S32、通过所述模型转换模块将解读出的模型文件信息转换为磨削路径信息。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明的各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：通过本发明的运用，可以有效提高凸轮磨削的效率，减少人工操作，降低成本。

附图说明

图1为现有技术使用手动加工设备的加工示意图。

图2为现有技术使用数控设备的加工示意图。

图3为本发明实施例1使用数控设备的加工示意图。

图4为本发明实施例1的凸轮磨削控制单元的结构框图。

图5为本发明实施例1的主轴路径示意图。

图6为图2的A部放大示意图。

图7为本发明实施例1的过渡路径示意图。

图8为本发明实施例2的凸轮磨削控制方法流程图。

具体实施方式

下面举出较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

如图3和4所示，本实施例的数控设备2包括数控***，以及凸轮磨削控制单元3。

如图4所示，凸轮磨削控制单元3，包括一文件解读转换模块31、一参数处理模块35、一路径处理模块32、一速度规划模块33和一输出模块34，其中，

文件解读转换模块31用于解读一模型文件1（通常是DXF格式的文件），将模型文件1的信息转换为磨削路径信息，并将所述磨削路径信息传递到路径处理模块32；

参数处理模块35用于设置机械参数和工艺参数；

路径处理模块32用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息，并将所述指令路径信息传递给33速度规划模块；

速度规划模块33用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息进行速度规划，并将规划后产生的加工数据传递给输出模块34；

输出模块34用于将加工数据传递给一数控***。

本实施例路径处理模块32还包括一路径转换模块321和一路径拼接模块322，其中，

路径转换模块321用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

路径拼接模块322用于根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给速度规划模块33。

速度规划模块33用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息中的各部分分段路径信息分别进行速度规划；

速度规划模块33还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划。

文件解读转换模块31包括一文件解读模块311和一模型转换模块312，其中，文件解读模块311用于解读模型文件1；模型转换模块312用于将解读出的模型文件1的信息转换为磨削路径信息。

本发明的文件解读转换模块31、输出模块34参数处理模块35的类似功能模块，路径处理模块32和速度规划模块33都可以通过常规编程实现其基本功能。

磨削是渐进的，由于不同的进给量和磨削次数等工艺参数影响，所以会产生一系列不相交的分段路径，如图7所示，路径处理模块32结合参数后，会产生分段路径信息，所述分段路径信息实际表示的轨迹为图7中分段路径81和分段路径82。现有的设备只能加工一段单独路径，无法根据这样的分段路径信息连续进行加工。

本实施例通过路径拼接模块322先建立出可以连接各部分分段路径信息的过渡路径信息，比如图7中实际表示为虚线显示的过渡路径9，这样过渡路径9、分段路径81和分段路径82成为一条完整的路径曲线，加工可以实现，能提高加工速率。过渡路径9的曲线可以采用SPLINE、HERMIT等类型曲线过渡，这样能实现更光滑的过渡。

如图5所示，在加工形状为轮廓41所示的工件时，需要输入

（1）机械参数：砂轮尺寸（半径）150MM、旋转轴偏移量，

（2）工艺参数：总切削量50MM和每圈进给量25MM，

（3）工艺参数：光刀量总切削量15MM和光刀进给量15MM，

（4）工艺参数到位后磨削次数3次。

路径转换模块321会根据将上述参数，将磨削路径信息转换成分段路径信息，分段路径信息的实际轨迹表示为图6中分段路径42、分段路径43、分段路径44和分段路径45。

其中间隔51、间隔52均为25MM，等于每圈进给量。间隔51、间隔52合起来就是50MM，等于总切削量。

间隔6为15MM，等于光刀进给量。由于光刀量总切削量和光刀进给量相同，所以只需进给一次。

间隔7为150.2MM，等于砂轮尺寸和旋转轴偏移量沿砂轮半径方向的分量的和。

接着通过路径拼接模块322拼合起来，便完成为完整的指令路径信息，运行后，具体表现为图5中的一段完整非闭合轨迹。

本实施例的机械参数和工艺参数仅作为说明辅助。实际的加工中机械参数和工艺参数需要本领域技术人员根据实际情况进行选择。

速度规划模块33结合所述工艺参数（加工速度等），对所述指令路径信息中的各部分分段路径信息分别进行速度规划；同时速度规划模块33还对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划（一般采用速度柔性渐变的方法规划）。

最后输出进行加工，便完成加工。

本实施例中的“分段路径信息”指的是主轴实际运行的分段路径在控制过程中数字化表现形式。同样的，过渡路径信息、指令路径信息、磨削路径信息都是数字化表现形式。

实施例2

如图8所示，本实施例的一种凸轮磨削控制方法包括以下步骤：

步骤101、将需要磨削的模型文件导入所述文件解读转换模块；

步骤102、通过所述参数处理模块设定机械参数和工艺参数；

步骤103、通过所述文件解读转换模块将模型文件转换成磨削路径信息；

步骤104、通过所述路径处理模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息；

步骤105、通过所述速度规划模块结合所述工艺参数将所述指令路径信息进行速度规划，并得出加工数据；

步骤106、通过所述输出模块将所述加工数据输出给一数控***。

当然，步骤S2设置于步骤S3和步骤S4之间，不会产生影响。

在更佳的实施例中，所述路径处理模块还可以分为以下两步：

第一步、通过所述路径转换模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

第二步、通过所述路径拼接模块根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块。

在更佳的实施例中，步骤104具体为：通过所述速度规划模块结合所述工艺参数，对各部分分段路径信息分别进行速度规划；通过所述速度规划模块还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划；将速度规划后的加工数据传递给所述输出模块。

在更佳的实施例中，步骤104分为以下步骤：

第一步、通过所述文件解读模块解读所述模型文件；

第二步、通过所述模型转换模块将解读出的模型文件信息转换为磨削路径信息。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种凸轮磨削控制单元，其特征在于，其包括一文件解读转换模块、一参数处理模块、一路径处理模块、一速度规划模块和一输出模块，其中，

所述文件解读转换模块用于解读一模型文件，将所述模型文件的信息转换为磨削路径信息，并将所述磨削路径信息传递到所述路径处理模块；

所述参数处理模块用于设置机械参数和工艺参数；

所述路径处理模块用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息，并将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块；

所述速度规划模块用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息进行速度规划，并将规划后产生的加工数据传递给所述输出模块；

所述输出模块用于将加工数据传递给一数控***。

2.如权利要求1所述的凸轮磨削控制单元，其特征在于，所述路径处理模块包括一路径转换模块和一路径拼接模块，其中，

所述路径转换模块用于通过结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

所述路径拼接模块用于根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块。

3.如权利要求2所述的凸轮磨削控制单元，其特征在于，所述速度规划模块用于通过结合所述工艺参数，对所述指令路径信息中的各部分分段路径信息分别进行速度规划；

所述速度规划模块还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划。

4.如权利要求1-3任意一项所述的凸轮磨削控制单元，其特征在于，所述文件解读转换模块包括一文件解读模块和一模型转换模块，其中，

所述文件解读模块用于解读所述模型文件；

所述模型转换模块用于将解读出的模型文件信息转换为磨削路径信息。

5.一种数控设备，其特征在于，其包括一数控***，以及如权利要求1-4任意一项所述的凸轮磨削控制单元。

6.一种凸轮磨削控制方法，其特征在于，其采用如权利要求1所述的凸轮磨削控制单元实现，包括以下步骤：

步骤S1、将需要磨削的模型文件导入所述文件解读转换模块；

步骤S2、通过所述参数处理模块设定机械参数和工艺参数；

步骤S3、通过所述文件解读转换模块将模型文件转换成磨削路径信息；

步骤S4、通过所述路径处理模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为指令路径信息；

步骤S5、通过所述速度规划模块结合所述工艺参数将所述指令路径信息进行速度规划，并得出加工数据；

步骤S6、通过所述输出模块将所述加工数据输出给一数控***。

7.如权利要求6所述的凸轮磨削控制方法，其特征在于，步骤S2设置于步骤S3和步骤S4之间。

8.如权利要求6所述的凸轮磨削控制方法，其特征在于，所述路径处理模块还包括一路径转换模块和一路径拼接模块，步骤S4分为以下步骤：

步骤S41、通过所述路径转换模块结合所述机械参数和工艺参数，将所述磨削路径信息转换为若干部分的分段路径信息；

步骤S42、通过所述路径拼接模块根据各部分的所述分段路径信息，生成若干部分的过渡路径信息，并将各部分分段路径信息与各部分过渡路径信息合并成所述指令路径信息，将所述指令路径信息传递给所述速度规划模块。

9.如权利要求8所述的凸轮磨削控制方法，其特征在于，步骤S4具体为：通过所述速度规划模块结合所述工艺参数，对各部分分段路径信息分别进行速度规划；通过所述速度规划模块还用于对所述指令路径信息中的各部分过渡路径信息进行速度规划；将速度规划后的加工数据传递给所述输出模块。

10.如权利要求6所述的凸轮磨削控制方法，其特征在于，所述文件解读转换模块包括一文件解读模块和一模型转换模块，步骤S3分为以下步骤：

步骤S31、通过所述文件解读模块解读所述模型文件；

步骤S32、通过所述模型转换模块将解读出的模型文件信息转换为磨削路径信息。

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