数控外圆磨削中切磨次数的算法及编程
2019-8-7 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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