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数控外圆磨削中切磨次数的算法及编程
Aug 7, 2019  来源: 陕西秦川格兰德机床有限公司   作者:孙秦超




      摘 要 :数控外圆磨削中,当磨削部位轴向长度大于砂轮宽度且径向磨削余量较大时,一般采用切纵复合磨削方法,可大量节省加工时间。即多次等距跳档切入磨削,去除较大余量,当剩余很小径向余量时,采用纵磨方式磨削至最终尺寸。每次切入磨削要求砂轮要有一定的重叠量,方能保证多次切磨后不留或保留微量的切痕和棱线,那么就需要自动计算切磨次数和跳档距离,然后进行编程加工,这里就算法和编程方法进行讨论。
  
     关键词 :磨床 磨削 切纵复合磨削 切入磨 纵磨
  
      数控外圆磨削中,当磨削部位轴向长度大于砂轮宽度且径向磨削余量较大时,一般采用切纵复合磨削方法,可大量节省加工时间,提高加工效率。所谓切纵复合磨削:即多次等距跳档切入磨削,去除较大径向余量,剩余很小径向余量时,采用纵磨方式磨削至最终尺寸。
    
      每次切入磨削要求砂轮要有一定的重叠量,方能保证多次切磨后不留或保留微量的切痕和棱线,要保证纵磨达到精度要求,就需要自动计算切磨次数和跳档距离,然后进行编程加工,本文就算法和编程方法进行以下讨论。
  
      1 、磨削要求说明
  
      根据磨削工艺,切纵复合磨削有以下要求:
  
      1.1 磨削起点和终点
  
      根据工艺,在纵磨外圆时砂轮在磨削部位两端都要有一定的磨出量,且砂轮在两端位置要有一定的停留,两端的磨出量和停留时间不一定相同,根据工件情况而定。磨出量大的一端,停留时间可少一些,反之则相反。并非砂轮边缘与工件两端对准开始磨削,否则磨削完成后,两端头部直径大小会与中间不一致,存在误差。
  
     如遇台阶轴,砂轮在一端可能就没有磨出量,那么此时停留时间就长一些,而另一端留有磨出量,停留时间可以少一些,两端停留时间并不相等。由此可见,磨削编程时起点和终点并不能完全由图纸尺寸而定,而是操作工根据磨削需要确定,再配合停留时间达到预期目的。
  
     实际操作中,操作工分别将砂轮移动调整到左右两端,留出一定的磨出量,记录左右两端的轴向座标 Z_L 和 Z_R,或者利用用户自定义画面上的坐标捕捉功能,自动记录两端 Z 坐标。
  
      1.2 砂轮切入重叠量
  
      如果按照砂轮宽度跳档多次切入磨削,由于砂轮磨损,使每次磨削量有差异,另一方面在两次切入磨削砂轮交界处会留有一个棱线,是不利于后面的往复纵磨和达到最终精度,这些都会产生磨削不利因素。
   
     为了解决以上问题,可以使砂轮跳档距离小于砂轮宽度,等距跳档,每次切入磨削时有一个重叠量就可以解决棱线问题。当然重叠量越小,切入次数会越少,效率就越高,等距跳档可以解决砂轮磨损问题。
  
     要实现最小的重叠量,又要等距跳档,这还与跳档距离、砂轮宽度、磨削范围相关,并非独立确定的量,有待于后面计算。
  
     1.3 跳档距离和切入次数
  
     从以上分析可见,等距跳档切入可以保证砂轮磨损状况基本良好。重叠量 d、跳档距离 L、切入次数 n 三个物理量相互关联,存在最优算法,需要进一步讨论计算。

    2 、计算方法 
  
      
  
  
图 1 磨削示意图

  
     按磨削示意图,可得出以下公式:
  
      
       
       
         
  
      3、 编程方法
  
      知道了算法,编程就很容易,该算法可用于各种数控系统,只要系统具备取整函数和一般的运算功能即可。下面以 FANUC-0i 数控系统为例,给出 2 个程序例子:

      
        
  
      4 、结语
  
     以上算法经过 CAD 模拟验证和实际机床运行验证,结果正确,效果良好。通过以上分析可知,然存在一个不确定的物理量即 d,影响了该物理量的解算,但使用工程方法,根据工艺需要预设一个值进行试算,然后进行校正,就能够比较完美地解决实际问题。

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