一种砂轮磨损补偿方法及装置与流程

1.本发明涉及数控磨削技术领域，尤其涉及一种砂轮磨削方法及装置。


背景技术：

2.对于玻璃、陶瓷、石材等硬脆材料，主要采用砂轮磨削的加工方式。在磨削过程中，砂轮会不断磨损，砂轮的半径不断变小，导致磨削不到位，降低加工精度。目前，常用的砂轮磨损补偿方法是，技术人员不断测量砂轮半径，将砂轮半径输入数控系统，数控系统根据人工输入的砂轮半径以及加工轨迹、砂轮半径补偿方向，偏移得到补偿后的加工轨迹，使控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削加工。这种砂轮磨损补偿方法是一种离线测量补偿方法，需要人工重复测量并输入砂轮半径，且因为输入的砂轮半径是固定不变的，所以在磨削过程中仍会出现砂轮半径不断变小导致磨削不到位的问题，需要人工再次测量砂轮半径来重新启动加工，容易出现多次中断加工的情况，降低加工效率。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种砂轮磨损补偿方法及装置，能够自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
4.为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种砂轮磨损补偿方法，适用于数控系统，包括：
5.从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径；
6.根据所述磨损后的砂轮半径、所述加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削；
7.在完成所述补偿后的加工轨迹的磨削后，将所述数据库中的当前砂轮半径更新为所述磨损后的砂轮半径。
8.进一步地，所述从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，具体为：
9.根据加工指令计算所述加工轨迹的长度，并从所述数据库中获取所述初始砂轮半径和所述当前砂轮半径；
10.将所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、所述砂轮磨损系数和所述加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到所述磨损后的砂轮半径。
11.进一步地，所述砂轮磨损模型为：
[0012][0013]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中所述磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中所述当前砂轮半径，r0为所述初始砂轮半径，e0为所述砂轮磨损系数，δl为所述加工轨迹的长度。
[0014]
进一步地，所述根据所述磨损后的砂轮半径、所述加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削，具体为：
[0015]
根据所述磨损后的砂轮半径和所述加工轨迹得到所述砂轮半径补偿方向；
[0016]
根据所述砂轮半径补偿方向偏移所述加工轨迹得到所述补偿后的加工轨迹；
[0017]
驱动控制器控制轴按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0018]
进一步地，所述砂轮磨损系数是根据砂轮材料和加工材料而确定的。
[0019]
第二方面，本发明一实施例提供一种砂轮磨损补偿装置，适用于数控系统，包括：
[0020]
磨损计算模块，用于从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径；
[0021]
磨损补偿模块，用于根据所述磨损后的砂轮半径、所述加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削；
[0022]
数据更新模块，用于在完成所述补偿后的加工轨迹的磨削后，将所述数据库中的当前砂轮半径更新为所述磨损后的砂轮半径。
[0023]
进一步地，所述从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，具体为：
[0024]
根据加工指令计算所述加工轨迹的长度，并从所述数据库中获取所述初始砂轮半径和所述当前砂轮半径；
[0025]
将所述初始砂轮半径、所述当前砂轮半径、所述砂轮磨损系数和所述加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到所述磨损后的砂轮半径。
[0026]
进一步地，所述砂轮磨损模型为：
[0027][0028]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中所述磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中所述当前砂轮半径，r0为所述初始砂轮半径，e0为所述砂轮磨损系数，δl为所述加工轨迹的长度。
[0029]
进一步地，所述根据所述磨损后的砂轮半径、所述加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削，具体为：
[0030]
根据所述磨损后的砂轮半径和所述加工轨迹得到所述砂轮半径补偿方向；
[0031]
根据所述砂轮半径补偿方向偏移所述加工轨迹得到所述补偿后的加工轨迹；
[0032]
驱动控制器控制轴按照所述补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0033]
进一步地，所述砂轮磨损系数是根据砂轮材料和加工材料而确定的。
[0034]
本发明的实施例，具有如下有益效果：
[0035]
通过从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削，在完成补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，完成砂轮磨损补偿。相比于现有技术，本发明的实施例通过数控系统根据从数据库中获取的初始砂轮半径、当前砂轮半径以及砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损
后的砂轮半径，以进行砂轮磨损补偿，且在完成补偿后的加工轨迹的磨削后将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，能够在每磨削一段加工轨迹后根据砂轮的最新磨损情况自动更新当前砂轮半径，无需技术人员不断测量并输入磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
附图说明
[0036]
图1为本发明第一实施例中的一种砂轮磨损补偿方法的流程示意图；
[0037]
图2为本发明第一实施例中的砂轮的剖面图；
[0038]
图3为本发明第二实施例中的一种砂轮磨损补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。
[0041]
第一实施例：
[0042]
如图1所示，第一实施例提供一种砂轮磨损补偿方法，适用于数控系统，包括步骤s1～s3：
[0043]
s1、从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径；
[0044]
s2、根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削；
[0045]
s3、在完成补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径。
[0046]
其中，所述砂轮磨损系数是根据砂轮材料和加工材料而确定的。
[0047]
作为示例性地，在步骤s1中，数控系统从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度计算得到磨损后的砂轮半径。
[0048]
在步骤s2中，数控系统根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮补偿方向，偏移得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0049]
在步骤s3中，数控系统在完成该段补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，以便后续根据最新的当前砂轮半径计算磨损后的砂轮半径，实现自动进行砂轮磨损补偿。
[0050]
本实施例通过数控系统根据从数据库中获取的初始砂轮半径和当前砂轮半径以及砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，以进行砂轮磨损补偿，且在完成补偿后的加工轨迹的磨削后将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，能够
在每磨削一段加工轨迹后根据砂轮的最新磨损情况自动更新当前砂轮半径，无需技术人员不断测量并输入磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
[0051]
在优选的实施例当中，所述从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，具体为：根据加工指令计算加工轨迹的长度，并从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径；将初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到磨损后的砂轮半径。
[0052]
在本实施例的一优选实施方式中，所述砂轮磨损模型为：
[0053][0054]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径，r0为初始砂轮半径，e0为砂轮磨损系数，δl为加工轨迹的长度。
[0055]
可以理解的是，下标n 1表示当前砂轮正进行磨削加工的次序(本次磨削加工)，下标n表示当前砂轮已进行磨削加工的次序(上次磨削加工)，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，即第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径。
[0056]
本实施例通过在每次磨削加工过程中都将最新的初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨削模型来得到磨损后的砂轮半径，能够考虑到用户可能根据加工效果更改砂轮磨损系数的情况，确保每次磨削加工过程中均能得到准确的磨损后的砂轮半径，有利于保证加工精度。
[0057]
作为示例性地，如图2所示，将新的未使用的砂轮视做半径为r的圆，每磨削1米所损耗的砂轮的圆环面积δs相等，且设描述砂轮磨削1米的等面积磨损率为e，等面积磨损率
[0058]
其中，δl为加工轨迹的长度，δs为损耗的砂轮的圆环面积；
[0059]
因为圆环面积δs＝π(r
02
‑
r
12
)；
[0060]
其中，r0为初始砂轮半径，r1为第1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径；则第1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径为：
[0061][0062]
其中，e0为砂轮磨损系数；
[0063]
又因为砂轮磨损系数
[0064]
则有，
[0065]
r1＝r0‑
e0*δl
ꢀꢀꢀ
(2)；
[0066][0067]
联立(1)～(3)式并化简，得到：
[0068]
e＝2*r0*e0；
[0069][0070]
以此类推，得到砂轮磨损模型：
[0071][0072]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径，r0为初始砂轮半径，e0为砂轮磨损系数，δl为加工轨迹的长度。
[0073]
特别地，等面积磨损率e不会随着砂轮的实时半径r的减小而改变，只与初始砂轮半径和砂轮磨损系数有关。
[0074]
在实际应用中，砂轮磨损系数跟砂轮的材质和加工材料的材质有关，加工玻璃时，初始半径150mm的砂轮，其磨损系数一般设为0.002。
[0075]
在得到构建的砂轮磨损模型后，数控系统从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，结合实际加工要求，根据加工指令计算加工轨迹的长度，将初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到磨损后的砂轮半径。
[0076]
本实施例通过预先构建砂轮磨损模型，能够利用砂轮磨损模型自动计算磨损后的砂轮半径，无需技术人员不断测量磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
[0077]
在优选的实施例当中，所述根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削，具体为：根据磨损后的砂轮半径和加工轨迹得到砂轮半径补偿方向；根据砂轮半径补偿方向偏移加工轨迹得到补偿后的加工轨迹；驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0078]
作为示例性地，数控系统按照刀具半径补偿方式，根据磨损后的砂轮半径和加工轨迹得到砂轮半径补偿方向，根据砂轮半径补偿方向偏移加工轨迹得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削，完成砂轮磨损补偿。
[0079]
第二实施例：
[0080]
如图3所示，第二实施例提供一种砂轮磨损补偿装置，适用于数控系统，包括：磨损计算模块21，用于从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径；磨损补偿模块22，用于根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削；数据更新模块23，用于在完成补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径。
[0081]
其中，所述砂轮磨损系数是根据砂轮材料和加工材料而确定的。
[0082]
作为示例性地，通过磨损计算模块21，数控系统从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度计算得到磨损后的砂轮半径。
[0083]
通过磨损补偿模块22，数控系统根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮补偿方向，偏移得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0084]
通过数据更新模块23，数控系统在完成该段补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据
库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，以便后续根据最新的当前砂轮半径计算磨损后的砂轮半径，实现自动进行砂轮磨损补偿。
[0085]
本实施例通过数控系统根据从数据库中获取的初始砂轮半径和当前砂轮半径以及砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，以进行砂轮磨损补偿，且在完成补偿后的加工轨迹的磨削后将数据库中的初始砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，能够在每磨削一段加工轨迹后根据砂轮的最新磨损情况自动更新当前砂轮半径，无需技术人员不断测量并输入磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
[0086]
在优选的实施例当中，所述从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，具体为：根据加工指令计算加工轨迹的长度，并从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径；将初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到磨损后的砂轮半径。
[0087]
在本实施例的一优选实施方式中，所述砂轮磨损模型为：
[0088][0089]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径，r0为初始砂轮半径，e0为砂轮磨损系数，δl为加工轨迹的长度。
[0090]
可以理解的是，下标n 1表示当前砂轮正进行磨削加工的次序(本次磨削加工)，下标n表示当前砂轮已进行磨削加工的次序(上次磨削加工)，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，即第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径。
[0091]
本实施例通过磨损计算模块21，在每次磨削加工过程中都将最新的初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨削模型来得到磨损后的砂轮半径，能够考虑到用户可能根据加工效果更改砂轮磨损系数的情况，确保每次磨削加工过程中均能得到准确的磨损后的砂轮半径，有利于保证加工精度。
[0092]
作为示例性地，将新的未使用的砂轮视做半径为r的圆，每磨削1米所损耗的砂轮的圆环面积δs相等，且设描述砂轮磨削1米的等面积磨损率为e，等面积磨损率
[0093]
其中，δl为加工轨迹的长度，δs为损耗的砂轮的圆环面积；
[0094]
因为圆环面积δs＝π(r
02
‑
r
12
)；
[0095]
其中，r0为初始砂轮半径，r1为第1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径；
[0096]
则第1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径为：
[0097][0098]
其中，e0为砂轮磨损系数；
[0099]
又因为砂轮磨损系数
[0100]
则有，
[0101]
r1＝r0‑
e0*δl
ꢀꢀꢀ
(5)；
[0102][0103]
联立(4)～(6)式并化简，得到砂轮磨损模型：
[0104]
e＝2*r0*e0；
[0105][0106]
以此类推，得到砂轮磨损模型：
[0107][0108]
其中，r
n 1
为第n 1次磨削加工过程中磨损后的砂轮半径，r
n
为第n 1次磨削加工过程中当前砂轮半径，r0为初始砂轮半径，e0为砂轮磨损系数，δl为加工轨迹的长度。
[0109]
特别地，等面积磨损率e不会随着砂轮的实时半径r的减小而改变，只与初始砂轮半径和砂轮磨损系数有关。
[0110]
在实际应用中，砂轮磨损系数跟砂轮的材质和加工材料的材质有关，加工玻璃时，初始半径150mm的砂轮，其磨损系数一般设为0.002。
[0111]
在得到构建的砂轮磨损模型后，数控系统从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，结合实际加工要求，根据加工指令计算加工轨迹的长度，将初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度输入预先构建的砂轮磨损模型，得到磨损后的砂轮半径。
[0112]
本实施例通过预先构建砂轮磨损模型，能够利用砂轮磨损模型自动计算磨损后的砂轮半径，无需技术人员不断测量磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
[0113]
在优选的实施例当中，所述根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削，具体为：根据磨损后的砂轮半径和加工轨迹得到砂轮半径补偿方向；根据砂轮半径补偿方向偏移加工轨迹得到补偿后的加工轨迹；驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削。
[0114]
作为示例性地，数控系统按照刀具半径补偿方式，根据磨损后的砂轮半径和加工轨迹得到砂轮半径补偿方向，根据砂轮半径补偿方向偏移加工轨迹得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器控制轴按照补偿后的加工轨迹进行磨削，完成砂轮磨损补偿。
[0115]
综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
[0116]
通过从数据库中获取初始砂轮半径和当前砂轮半径，根据初始砂轮半径、当前砂轮半径、砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，根据磨损后的砂轮半径、加工轨迹和砂轮半径补偿方向得到补偿后的加工轨迹，驱动控制器按照补偿后的加工轨迹进行磨削，在完成补偿后的加工轨迹的磨削后，将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，完成砂轮磨损补偿。本发明的实施例通过数控系统根据从数据库中获取的初始砂轮半径以及砂轮磨损系数和加工轨迹的长度得到磨损后的砂轮半径，以进行砂轮磨损补偿，且在完成补偿后的加工轨迹的磨削后将数据库中的当前砂轮半径更新为磨损后的砂轮半径，能够在每磨削一段加工轨迹后根据砂轮的最新磨损情况自动更新当前砂轮半径，
无需技术人员不断测量并输入磨损后的砂轮半径，避免出现多次中断加工的情况，从而实现自动进行砂轮磨损补偿，在保证加工精度的前提下提高加工效率。
[0117]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0118]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
‑
only memory，rom)或随机存储记忆体(random access memory，ram)等。