一種回轉類零件圓弧修整算法及其控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種回轉類零件圓弧修整算法，其特征在于，參數初始化；圓度測量；評定圓度誤差；確定各修整節點的角速度；得控制電機轉動所應輸入的電機轉速控制脈沖數，再將分度角度α轉換成電機的控制角度，并轉換成相應的電機角度控制脈沖數；由電機根據電機轉速控制脈沖數及電機角度控制脈沖數控制修整刀具完成對待修整工件的修整。本發明的另一個技術方案是提供了一種采用上述的回轉類零件圓弧修整算法的回轉類零件圓弧修整控制系統。本發明在降低了回轉類零件圓弧修整的成本的前提下，能夠實現圓度誤差快速收斂。具有低成本、高效率、智能化的優點。
【專利說明】一種回轉類零件圓弧修整算法及其控制系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種低成本、高效率且能實現智能控制的回轉類零件圓弧修整算法及 其控制系統，屬于精密加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 回轉類零件屬于機器零件最為典型的零件類型之一，它的應用十分廣泛，比如機 床、汽車、飛機、內燃機、發動機、農業機械以及軍工機械等內的傳動軸和支撐軸，再比如軸 承內外圈、凸輪和一些盤蓋類零件等。隨著現代工業的不斷發展，對回轉類零件的精度要求 越來越高，尤其是起支撐作用的軸頸的形狀精度。回轉類零件的精密加工工藝、精密加工裝 備和精密測量也越來越受到人們的重視。目前，針對回轉類零件的超精密加工，主要有兩種 途徑：
[0003]第一種、通過超精密機床來獲取加工精度。研發精密、超精密軸承、導軌、機床等裝 備及其關鍵部件，以及通過提高刀具的性能，提高回轉類零件的加工精度。
[0004]第二種、人工修整的方法來獲取高精密的加工精度。人工進行修整，工人利用較高 水平的技術經驗，通過一定時間的修整，提高回轉類零件的加工精度。
[0005]第一種方式雖然可以獲得一定的加工精度，但是引進超精密設備（如金剛車、超 精密磨床、拋光機、RAPT機等）費用高，自主研制和開發時間長，費用高。第二種方法也能獲 得一定的加工精度，但是工件的質量主要是依靠工人的技術水平，修整時間很長，效率低。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是在低成本下實現高效率的針對回轉類零件的超精密 加工。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種回轉類零件圓弧修整算 法，其特征在于，步驟為：
[0008]第一步、確定圓度檢測分度角度a和數據采集點個數n，n= 360/a，設置待修整 工件轉動的極大角速度及極小角速度《min;
[0009] 第二步、標記0°位置后進行圓度測量，采集待修整工件的圓弧輪廓數據，在測量 過程中，令分度回轉中心和待修整工件兩端中心孔確定的中心重合，以保證測量的工件圓 弧輪廓數據和工件修整加工時的輪廓具有一致性；
[0010] 第三步、評定圓度誤差并將各圓弧輪廓采集點數據坐標化，其中：
[0011] 評定圓度誤差的步驟為：
[0012] 步驟3. 1、計算出圓度誤差lii，i= 0,1，2，…表示修整次數，i= 0時lii為初始 圓度誤差；
[0013]步驟3. 2、若^，其中，i!為預先設定的工件圓度誤差要求，則將及 重新賦值為2 及2 后進入步驟3. 3,否則直接進入步驟3. 4 ;
[0014] 步驟3. 3、若yy，則結束整個修整算法，否則進入步驟3. 4 ;
[0015]步驟3. 4、計算理想圓的圓心坐標（X，Y);
[0016] 將第k個圓弧輪廓采集點數據，k= 1，…，n，即第一步中的第k個圓弧輪廓采集 點數據，的半徑變化量ARk轉換成直角坐標系下的坐標（Xk，yk)，則有：
【權利要求】
1. 一種回轉類零件圓弧修整算法，其特征在于，步驟為： 第一步、確定圓度檢測分度角度a和數據采集點個數n，n= 360/a，設置待修整工件 轉動的極大角速度及極小角速度 第二步、標記0°位置后進行圓度測量，采集待修整工件的圓弧輪廓數據，在測量過程 中，令分度回轉中心和待修整工件兩端中心孔確定的中心重合，以保證測量的工件圓弧輪 廓數據和工件修整加工時的輪廓具有一致性； 第三步、評定圓度誤差并將各圓弧輪廓采集點數據坐標化，其中： 評定圓度誤差的步驟為： 步驟3. 1、計算出圓度誤差yi，i= 0，1，2,…表示修整次數，i= 0時為初始圓度 誤差； 步驟3. 2、若iii< ，其中，y為預先設定的工件圓度誤差要求，則將《_及《min 重新賦值為2c〇max及2c〇min后進入步驟3. 3,否則直接進入步驟3. 4 ; 步驟3. 3、若yy，則結束整個修整算法，否則進入步驟3. 4 ; 步驟3. 4、計算理想圓的圓心坐標（X，Y); 將第k個圓弧輪廓采集點數據，k= 1，…，n，即第一步中的第k個圓弧輪廓采集點數 據，的半徑變化量ARk轉換成直角坐標系下的坐標（Xk，yk)，則有： xk = (R+ARk)Xcos(ka)； yk = (R+ARk)Xsin(ka)，式中，R為基準圓半徑； 第四步、求出各圓弧輪廓采集點至理想圓的圓心坐標（X，Y)的距離，其中，第k個圓弧 輪廓采集點至（X，Y)的距離
第五步、計算各圓弧輪廓采集點至理想圓的圓心坐標（X，Y)的平均距離
第六步、將各圓弧輪廓采集點定義為各修整節點，確定各修整節點的角速度，其中，第k個修整節點的角速度《k由以下方法確定：若rk彡r,則c〇k =c〇max,否則，c〇k =c〇min ; 第七步、將各修整節點的角速度作為驅動工件旋轉的電機的控制參數，即根據各修整 節點的角速度得到該電機的電機轉速控制脈沖數，再將分度角度a轉換成該電機的控制 角度，并轉換成相應的電機角度控制脈沖數； 第八步、由電機根據電機轉速控制脈沖數及電機角度控制脈沖數控制修整刀具完成對 待修整工件的修整后更新修整次數m=m+1，m的初始值為0 ; 第九步、若m>M，M為預先設定的修整總次數閾值，則結束整個修整算法，否則返回第 一止--〇
2. 如權利要求1所述的一種回轉類零件圓弧修整算法，其特征在于，在所述第七步之 后所述第八步之前有：在所有所述修整節點中選出一個修整節點作為修整起始點，使得自 修整起始點開始沿著順時針或逆時針方向各修整節點的角速度的變化次數最少。
3. 如權利要求2所述的一種回轉類零件圓弧修整算法，其特征在于，查找所述修整起 始點的方法為： 步驟1、將k初始化為1 ; 步驟2、若c〇n，則進入步驟3,否則進入步驟5; 步驟3、若《k== ，則進入步驟4,否則進入步驟5; 步驟4、k=k+1，返回步驟3 ; 步驟5、將沿著順時針或逆時針方向的第k-1個修整節點作為所述修整起始點。
4. 一種采用如權利要求1所述的回轉類零件圓弧修整算法的回轉類零件圓弧修整控 制系統，其特征在于，包括運行有如權利要求1所述的回轉類零件圓弧修整算法的計算機， 計算機連接變頻器及運動控制卡，變頻器連接變頻電機，由變頻電機驅動修整刀具對待修 整工件修整，待修整工件由撥盤驅動旋轉，旋轉編碼器一記錄待修整工件的旋轉次數，旋轉 編碼器一與運動控制卡相連，由伺服電機通過同步帶傳動系統驅動撥盤轉動，運動控制卡 經由伺服驅動器控制伺服電機，旋轉編碼器二與伺服驅動器及伺服電機相連，開關電源與 運動控制卡相連。
【文檔編號】B24B51/00GK104400649SQ201410436233
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】閆如忠, 祝賀, 鄒鯤, 周勤之, 戴惠良, 浦擎新, 熊學文 申請人:東華大學