專利名稱：一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砂帶修型磨削加工方法，特別是一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法。
背景技術(shù)：
在各種切削加工工藝中，磨削加工當屬應(yīng)用范圍最廣、技術(shù)難度最高的一種加工工藝。原因在于無論是金屬材料還是非金屬材料，凡屬高硬度、高韌性的難加工材料，尤其是極端環(huán)境條件下應(yīng)用的特種材料， 一般唯有磨削加工能夠勝任而別無它法，因此磨削加工工藝在機械加工領(lǐng)域中占有非常重要的地位。
磨削方式主要分為砂輪磨削和砂帶磨削。砂帶磨削是根據(jù)工件形狀，用高速運動的砂帶及相應(yīng)的接觸方式對工件表面進行磨削的一種新工藝，有"萬能磨削"之稱。對于復(fù)雜型面工件外表面(例如葉片等)的精加工，目前常用的加工方法主要為砂帶磨削。這種加工工藝在航空航天、國防、電力、船舶、醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要且廣泛的應(yīng)用背景，例如，航空發(fā)動機、大型汽輪機、燃氣輪機、船舶推進器、風(fēng)力發(fā)電機葉片以及航天器艙體外襯耐高溫陶瓷材料等的精加工均采用這種加工工藝。砂帶磨削在民用產(chǎn)品中應(yīng)用也很廣泛，例如各種貴重藝術(shù)裝飾品、
人造關(guān)節(jié)、家庭裝飾用品(水暖件、燈具等)、樂器和家用電器(手機、MP3、數(shù)碼相機等的外殼)的表面加工等。
修型磨削加工(conformance grinding)指自動化系統(tǒng)對復(fù)雜型面工件外表面進行砂帶磨削加工使之達到設(shè)計尺寸公差和表面質(zhì)量的一種精加工過程。復(fù)雜型面工件外表面的修型磨削加工在航空航天、國防、電力、船舶、醫(yī)療等國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在全球范圍內(nèi)，葉片加工精度問題已成為葉片加工行業(yè)的關(guān)注焦點，修型磨削是有效解決葉片等復(fù)雜型面加工精度問題的關(guān)鍵技術(shù)。
目前對于復(fù)雜型面的磨削，無論是利用專用磨削機床、數(shù)控磨削機床還是機器人磨削，磨削過程中都沒有針對磨削量的過程控制，磨削過程主要針對工件的表面粗糙度。與一般的復(fù)雜型面磨削系統(tǒng)不同，修型磨削系統(tǒng)除能夠保證被加工工件表面粗糙度外，更重要的是在磨削過程中系統(tǒng)需通過路徑規(guī)劃、標定、過程建模、過程參數(shù)控制等實現(xiàn)給定磨削量的磨削，使被加工工件通過磨削加工達到設(shè)計尺寸公差。因此開發(fā)針對復(fù)雜型面工件外表面的修型磨削加工系統(tǒng)對提升我國的高精度磨削加工能力、推動國家航空航天領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)發(fā)展、促進國家制造
業(yè)裝備的產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法，能夠?qū)Υ庸すぜ崿F(xiàn)自動修型磨削。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法，其包括以下步驟1)設(shè)置一包括軌跡規(guī)劃模塊、標定模塊、在線校準模塊、測量單元、過程控制模塊、執(zhí)行單元和磨削單元的砂帶修型磨削加工系統(tǒng)；2)將標準工件的CAD模型輸入軌跡規(guī)劃模塊，軌跡規(guī)劃模塊生成初始磨削加工程序并輸入標定模塊；3)標定模塊將初始磨削加工程序轉(zhuǎn)換成執(zhí)行單元可執(zhí)行的磨削加工程序，并輸入在線校準模塊；4)在線校準模塊校準標定模塊輸入的磨削加工程序中標準工件的CAD模型與實際工件存在的偏差及標定精度，生成標準的磨削加工程序，并輸入過程控制模塊；5)測量單元通過在線檢測磨削輪與待加工工件之間的接觸量，判斷待加工工件是否存在磨削量，并將判斷結(jié)果反饋給過程控制模塊；6)過程控制模塊根據(jù)測量單元反饋的判斷結(jié)果規(guī)劃待加工工件的磨削參數(shù)，并根據(jù)該磨削參數(shù)控制執(zhí)行單元及磨削單元的下一步動作及參數(shù)調(diào)整；7)執(zhí)行單元執(zhí)行標準的磨削加工程序，生成修型磨削加工軌跡，同時磨削單元實現(xiàn)過程控制模塊規(guī)劃好的磨削參數(shù)，最終實現(xiàn)待加工工件的自動修型磨削過程。
所述軌跡規(guī)劃模塊為一離線編程軟件模塊，其生成初始磨削加工程序的步驟
如下①輸入標準工件的CAD模型；②選擇CAD模型上的曲面；③在選定的曲面
上按要求生成曲線；④在生成的曲線上生成加工點，得到一條加工程序；⑤用同樣的方法，生成多條加工程序。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明基于標準工件的CAD模型，采用在線校準和智能過程控制的方法，調(diào)節(jié)加工路徑位姿，有效補償各種誤差，并最終生成標準的磨削程序，不僅實現(xiàn)了對復(fù)雜型面工件的自動化修型磨削加工，而且大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。2、本發(fā)明采用一套由軌跡規(guī)劃模塊、標定模塊、在線校準模塊、測量單元、過程控制模塊、執(zhí)行單元和磨削單元等自動化設(shè)備組成的修型磨削系統(tǒng)，從而大大提高了生產(chǎn)率。本發(fā)明解決了在修型磨削中使用砂帶磨削過程復(fù)雜，磨削量精確控制困難的難題，可廣泛應(yīng)用于各種高尺寸精度和具有復(fù)雜型面工件的修型磨削加工。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及流程示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括軌跡規(guī)劃模塊l、標定模塊2、在線校準模塊3、測量單元4、過程控制模塊5、執(zhí)行單元6和磨削單元7。
軌跡規(guī)劃模塊1是在ABB仿真軟件RobotStudio的基礎(chǔ)上開發(fā)的用于磨削拋光的離線編程模塊，它根據(jù)輸入的標準工件的CAD模型，在電腦上生成初始磨削加工程序，并輸入標定模塊2。生成磨削加工程序主要步驟如下1)輸入標準工件的CAD模型；2)選擇CAD模型上的曲面；3)在選定的曲面上按要求(生成曲線的數(shù)目、方式)生成曲線；4)在生成的曲線上生成加工點，便會得到一條加工程序；5)用同樣的方法，可以生成多條加工程序。
標定模塊2為一在線標定軟件模塊(已申請專利，公開號為CN101097131)。軌跡規(guī)劃模塊1生成的程序只是根據(jù)標準工件的CAD模型生成的初始磨削加工程序，還沒有建立與執(zhí)行單元6的關(guān)系。通過標定模塊2的標定過程，可以將根據(jù)標準工件的CAD模型生成的初始磨削加工程序轉(zhuǎn)換成執(zhí)行單元6可執(zhí)行的磨削加工程序，并輸入在線校準模塊3。
在線校準模塊3校準標定模塊2生成輸入的磨削加工程序中標準工件的CAD模型與實際工件存在的偏差及標定精度，生成標準的磨削加工程序，并輸入過程控制模塊5。標準的磨削程序是指當運行此程序?qū)藴使ぜM行磨削加工時，工件與磨削輪有接觸但沒有磨削量。
測量單元4為一在線測量模塊，測量單元4通過在線檢測磨削輪與待加工工件之間的接觸量，判斷待加工工件是否存在磨削量，并將判斷結(jié)果反饋給過程控制模塊5。當磨削輪與待加工工件之間還有接觸量時，便認為還有待磨削的量，需要進一步磨削。
過程控制模塊5在磨削過程中根據(jù)測量單元4反饋的判斷結(jié)果規(guī)劃待加工工件的磨削參數(shù)(如磨削機速度、接觸力等)，并根據(jù)該磨削參數(shù)控制執(zhí)行單元6及磨削單元7的下一步動作及參數(shù)調(diào)整。
執(zhí)行單元6可以是機器人，也可以是數(shù)控機床，執(zhí)行單元6執(zhí)行標準的磨削加工程序，生成修型磨削加工軌跡。
磨削單元7為一具有力控制系統(tǒng)的砂帶磨削機，它可以實現(xiàn)過程控制模塊5規(guī)劃好的磨削參數(shù)，最終實現(xiàn)待加工工件的自動修型磨削過程。
本發(fā)明在使用過程中，當用標準工件來進行磨削時，工件與磨削輪有接觸但沒有磨削量；但當更換為待加工工件時，由于有加工余量，此時運行標準的磨削程序，工件與磨削輪會有磨削量，從而將多余的磨削量去掉，直到?jīng)]有磨削量為止，便得到合格的產(chǎn)品。
本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1、一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法，其包括以下步驟1)設(shè)置一包括軌跡規(guī)劃模塊、標定模塊、在線校準模塊、測量單元、過程控制模塊、執(zhí)行單元和磨削單元的砂帶修型磨削加工系統(tǒng)；2)將標準工件的CAD模型輸入軌跡規(guī)劃模塊，軌跡規(guī)劃模塊生成初始磨削加工程序并輸入標定模塊；3)標定模塊將初始磨削加工程序轉(zhuǎn)換成執(zhí)行單元可執(zhí)行的磨削加工程序，并輸入在線校準模塊；4)在線校準模塊校準標定模塊輸入的磨削加工程序中標準工件的CAD模型與實際工件存在的偏差及標定精度，生成標準的磨削加工程序，并輸入過程控制模塊；5)測量單元通過在線檢測磨削輪與待加工工件之間的接觸量，判斷待加工工件是否存在磨削量，并將判斷結(jié)果反饋給過程控制模塊；6)過程控制模塊根據(jù)測量單元反饋的判斷結(jié)果規(guī)劃待加工工件的磨削參數(shù)，并根據(jù)該磨削參數(shù)控制執(zhí)行單元及磨削單元的下一步動作及參數(shù)調(diào)整；7)執(zhí)行單元執(zhí)行標準的磨削加工程序，生成修型磨削加工軌跡，同時磨削單元實現(xiàn)過程控制模塊規(guī)劃好的磨削參數(shù)，最終實現(xiàn)待加工工件的自動修型磨削過程。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法，其特征在于所述軌跡規(guī)劃模塊為一離線編程軟件模塊，其生成初始磨削加工程序的步 驟如下① 輸入標準工件的CAD模型；② 選擇CAD模型上的曲面；③ 在選定的曲面上按要求生成曲線；④ 在生成的曲線上生成加工點，得到一條加工程序；⑤ 用同樣的方法，生成多條加工程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于標準工件的砂帶修型磨削加工方法，該方法由一套包括軌跡規(guī)劃模塊、標定模塊、在線校準模塊、測量單元、過程控制模塊、執(zhí)行單元和磨削單元的砂帶修型磨削加工系統(tǒng)，根據(jù)輸入的標準工件的CAD模型，采用在線校準和智能過程控制的方法，調(diào)節(jié)加工路徑位姿，有效補償各種誤差，并最終生成標準的磨削程序，從而實現(xiàn)對復(fù)雜型面工件的自動化修型磨削加工，不僅大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且大大提高了生產(chǎn)率。本發(fā)明解決了在修型磨削中使用砂帶磨削過程復(fù)雜，磨削量精確控制困難的難題，可廣泛應(yīng)用于各種高尺寸精度和具有復(fù)雜型面工件的修型磨削加工。
文檔編號B24B21/00GK101462248SQ20091007665
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者吳水華, 孫云權(quán), 青 湯, 齊立哲 申請人:廊坊智通機器人系統(tǒng)有限公司