專利名稱：數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置和位移補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)，特別涉及一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置和一種數(shù)控加工中 的位移補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)控加工過程中，通常需要帶動(dòng)待加工部件在一個(gè)或多個(gè)方向上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)待加 工部件相對(duì)于加工刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。以下以數(shù)控展成磨齒機(jī)為例對(duì)進(jìn)給過程進(jìn)行說明。圖1為現(xiàn)有數(shù)控展成磨齒機(jī)實(shí)現(xiàn)切向 進(jìn)給的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，數(shù)控展成磨齒機(jī)的工作臺(tái)底座11上具有一導(dǎo)軌111，工作 臺(tái)滑座12安裝于工作臺(tái)底座11的導(dǎo)軌111上，能夠沿導(dǎo)軌111水平滑動(dòng)，即在X軸方向上 移動(dòng)。工作臺(tái)13安裝于工作臺(tái)滑座12上，能夠繞垂直于工作臺(tái)滑座12上表面的軸線C旋 轉(zhuǎn)。工作臺(tái)13的上表面用于放置待加工的齒輪?？刂蒲b置21控制電機(jī)10通過絲杠101—螺母副102等機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座 12帶動(dòng)工作臺(tái)13在X軸方向移動(dòng)與所需進(jìn)給量相等的距離，實(shí)現(xiàn)放置在工作臺(tái)13上的待加 工齒輪的齒面相對(duì)于砂輪18的切向進(jìn)給，并對(duì)該齒面磨削。為了對(duì)齒輪的左右齒面均進(jìn)行磨削，工作臺(tái)滑座12向一個(gè)方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)待加工齒輪的一 個(gè)齒面在該方向的切向進(jìn)給之后，需要反向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)待加工齒輪的另一個(gè)齒面在該反向方 向上的切向進(jìn)給。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的各傳動(dòng)部件之間通常存在間隙，使得工作臺(tái)滑座12在X軸方向上的位 移被各傳動(dòng)部件之間的間隙所導(dǎo)致的反向誤差等因素而部分抵消。如果不對(duì)這些被抵消的位 移作補(bǔ)償，則會(huì)使得待加工齒輪的實(shí)際位移量相對(duì)于所需進(jìn)給量產(chǎn)生偏移，從而降低齒輪的 加工精度。基于上述原因，工作臺(tái)滑座12產(chǎn)生的切向進(jìn)給量大小由控制裝置21結(jié)合輔助電機(jī)14、 擋塊15、輔助電機(jī)16、擋塊17和測(cè)量反饋裝置22來控制?？刂蒲b置21根據(jù)當(dāng)前待加工齒 輪對(duì)應(yīng)的切向進(jìn)給量大小，控制輔助電機(jī)14和輔助電機(jī)16分別帶動(dòng)擋塊15和擋塊17移動(dòng) 到對(duì)應(yīng)的切向進(jìn)給結(jié)束位置，當(dāng)工作臺(tái)滑座12與擋塊15或擋塊17接觸時(shí)，控制裝置21根 據(jù)測(cè)量反饋裝置22的反饋信號(hào)，控制電機(jī)10停止，從而根據(jù)切向進(jìn)給結(jié)束位置來確定工作 臺(tái)滑座12在X方向上的位移大小，實(shí)現(xiàn)了對(duì)由反向誤差引起的偏移的位移補(bǔ)償。上述結(jié)構(gòu)中還包括液壓消隙機(jī)構(gòu)(圖中未示出)。例如，當(dāng)工作臺(tái)滑座12向左移動(dòng)并停止后，液壓消隙機(jī)構(gòu)向右推動(dòng)工作臺(tái)滑座12，以消除機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中傳動(dòng)部件間的間隙，從 而盡可能消除反向誤差。然而，工作臺(tái)滑座12每一次換向之前，均需要由液壓消隙結(jié)構(gòu)消除反向誤差，降低了加 工效率。且如圖1所示的結(jié)構(gòu)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，但該結(jié)構(gòu)包括了用于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控 制的輔助電機(jī)14、輔助電機(jī)16、擋塊15、擋塊17、測(cè)量反饋裝置22和液壓消隙機(jī)構(gòu)，還需 要與液壓消隙機(jī)構(gòu)相連的液壓油路，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，從而使得該結(jié)構(gòu)的成本較高，發(fā)生故障 的概率大，維護(hù)和維修的工作量也較大。擋塊15和擋塊17之間的距離小于導(dǎo)軌111在X方 向的實(shí)際行程，因此，該結(jié)構(gòu)也限制了待加工齒輪的尺寸范圍。而且，由于在進(jìn)行切向進(jìn)給之前，待加工齒輪與砂輪18在X軸方向上應(yīng)處于臨界接觸 狀態(tài)，即保持一定的上刀量，而工作臺(tái)滑座12的初始位置相對(duì)于保持上述臨界接觸狀態(tài)的位 置可能會(huì)存在一定的偏移，因此，需要操作工人通過磨齒機(jī)的手輪(圖中未示出)控制工作 臺(tái)滑座12在X方向上移動(dòng)，進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀，對(duì)該偏移進(jìn)行位移補(bǔ)償。這樣，每一次加工之 前均需要手動(dòng)對(duì)刀，降低了加工效率?？梢姡F(xiàn)有實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且加工效率也不高。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供了一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置和一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償 方法，能夠簡化進(jìn)給結(jié)構(gòu)并提高加工效率。本發(fā)明提供的一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置，包括輸入計(jì)算單元和位移疊加單元，其 中，所述輸入計(jì)算單元與所述位移疊加單元相連，用于接收外部輸入的偏移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的 進(jìn)給方向信息，將接收到的偏移信號(hào)轉(zhuǎn)換為偏移量，并將轉(zhuǎn)換得到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給 方向信息輸出給所述位移疊加單元；所述位移疊加單元用于接收所述輸入計(jì)算單元輸出的偏 移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；如果接收偏移量的同時(shí)接收到外部輸入的至少一個(gè)位移量及 其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，則分別將對(duì)應(yīng)同一進(jìn)給方向信息的位移量和偏移量疊加，得到疊加 后的至少一個(gè)進(jìn)給方向信息對(duì)應(yīng)的位移量，并將得到的所有疊加后的位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給 方向信息輸出，否則，直接將偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出。位移補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元相連的偏移存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)接收到的 偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；與所述位移量疊加的偏移量進(jìn)一步包括所述偏移存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的偏移量。所述偏移存儲(chǔ)單元為可擦除非易失性存儲(chǔ)器E2PROM或閃存Flash。 位移補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元相連的速度參數(shù)單元，用于存儲(chǔ)毎個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)；所述位移疊加單元進(jìn)一步將每個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)與偏移量或 者得到的疊加后的位移量一起輸出。位移補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元相連的輸出顯示單元，用于顯示當(dāng)前接收 到的所有偏移量和與位移量疊加的所有偏移量；所述位移疊加單元進(jìn)一步將當(dāng)前接收到的所 有偏移量和與位移量疊加的所有偏移量輸出給所述輸出顯示單元。所述輸入計(jì)算單元接收的偏移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息來自數(shù)控系統(tǒng)中的手輪；所 述位移疊加單元將疊加后的位移量輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置。所述偏移量至少包括由于機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的手 動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量。本發(fā)明提供的一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償方法，包括接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向 信息，并判斷是否同時(shí)接收到了位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；如果是，則分別將不同進(jìn) 給方向信息對(duì)應(yīng)的位移量和所述偏移量疊加，根據(jù)疊加得到的位移量確定對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的 進(jìn)給量；否則，直接根據(jù)接收到的偏移量確定對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的進(jìn)給量。在所述接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息之前進(jìn)一步包括通過測(cè)量或?qū)Χ啻螠y(cè)量結(jié) 果的統(tǒng)計(jì)，獲取由于機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn) 生的偏移量。所述偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息來自數(shù)控系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的手輪。所述接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息之后，進(jìn)一步存儲(chǔ)所述獲取的偏移量及其對(duì)應(yīng) 的進(jìn)給方向信息；所述與位移量疊加的偏移量進(jìn)一步包括在執(zhí)行當(dāng)前疊加之前存儲(chǔ)的偏移量。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明在加工過程中，將不同進(jìn)給方向上的偏移量與所需進(jìn)給量 進(jìn)行疊加，并根據(jù)疊加結(jié)果確定實(shí)際進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)在各進(jìn)給方向上的位移補(bǔ)償，本發(fā)明不需 要輔助電機(jī)、測(cè)量反饋裝置及相應(yīng)的電纜連接線等電機(jī)結(jié)構(gòu)，從而減少了數(shù)控系統(tǒng)中的電源、 阻抗等電子元器件，也不需要擋塊以及液壓消隙機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了數(shù)控系統(tǒng)的故障率。 加工過程中，不需要每次換向之后都執(zhí)行消除機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差的操作，也不需要用 戶在每次加工之前都進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀，提高了加工效率。由于不受類似于擋塊等機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，使得在進(jìn)給方向上的位移范圍能夠達(dá)到數(shù)控系 統(tǒng)在該方向上的實(shí)際行程范圍，提高了數(shù)控加工系統(tǒng)的應(yīng)用范圍及實(shí)用性。保存每次加工過程中接收到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向，且數(shù)控系統(tǒng)關(guān)閉后，會(huì)丟失， 使得用戶無需每次均輸入相同的偏移量，進(jìn)一步提高了數(shù)控系統(tǒng)的加工效率和實(shí)用性。而且，本發(fā)明還提供了人機(jī)交互的平臺(tái)，使得用戶能夠?qū)崟r(shí)獲知位移補(bǔ)償?shù)拇笮。⒛?夠根據(jù)獲知的位移補(bǔ)償大小進(jìn)行調(diào)整，提高了數(shù)控加工的靈活性。


下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚 本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1為現(xiàn)有展成磨齒機(jī)實(shí)現(xiàn)切向進(jìn)給的結(jié)構(gòu)示意圖； '圖2為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償方法的流程圖；圖4a和圖4b為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償實(shí)例的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā) 明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例中，去除數(shù)控系統(tǒng)中類似于如圖1所示的輔助電機(jī)、擋塊以及液壓消隙機(jī) 構(gòu)等，并在加工過程中獲取由各種因素不同進(jìn)給方向上導(dǎo)致的偏移量，并將所需進(jìn)給量與獲 取的偏移量疊加，根據(jù)疊加后的位移量控制對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在各方向上的 位移補(bǔ)償。其中，偏移量至少包括由于機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的 手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量；偏移量可以通過測(cè)量或?qū)Χ啻螠y(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)等方式來獲取。下面，先對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的位移補(bǔ)償裝置進(jìn)行說明。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本實(shí)施例中的位移補(bǔ)償裝 置包括輸入計(jì)算單元201和位移疊加單元202。輸入計(jì)算單元201，與位移疊加單元202相連，接收外部輸入的偏移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的進(jìn) 給方向信息；將接收到的偏移信號(hào)轉(zhuǎn)換為偏移量，并將轉(zhuǎn)換得到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方 向信息輸出給位移疊加單元202。其中，輸入的偏移信號(hào)與當(dāng)前待加工部件的尺寸及工藝相對(duì)應(yīng)，至少包括由于機(jī)械傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量；偏移量可以是 用戶旋轉(zhuǎn)數(shù)控機(jī)床的手輪所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，輸入計(jì)算單元201即可根據(jù)手輪產(chǎn)生的脈沖數(shù) 計(jì)算偏移量，產(chǎn)生該脈沖信號(hào)的手輪對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向即為偏移'信號(hào)對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；偏 移量可以為正也可以為負(fù)。位移疊加單元202，接收輸入計(jì)算單元201輸出的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；如 果接收偏移量的同時(shí)接收到外部輸入的至少一個(gè)位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，則分別將 對(duì)應(yīng)同一進(jìn)給方向信息的位移量和偏移量疊加，得到疊加后的至少一個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的位移 量，并將得到的所有疊加后的位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置； 否則，直接將偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置。其中，接收到的位移量可以為正也可以為負(fù)，通常來自數(shù)控系統(tǒng)中運(yùn)行NC程序的功能 單元；對(duì)于同時(shí)接收到偏移量和位移量的情況，通常是在例如對(duì)刀、換向等進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的過程 中進(jìn)行位移補(bǔ)償；對(duì)于只接收到偏移量的情況，通常是在切削或磨削等加工過程開始后，進(jìn) 行位移補(bǔ)償以調(diào)整進(jìn)給量大小?？梢?，控制裝置不需要任何反饋，即實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的位移補(bǔ)償，能夠準(zhǔn)確控制待加工部件 所需的進(jìn)給量。上述位移補(bǔ)償裝置還可以包括偏移存儲(chǔ)單元203，與位移疊加單元202相連，存儲(chǔ)接收 到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息。位移疊加單元202，獲取偏移存儲(chǔ)單元203中存儲(chǔ)的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息； 在完成當(dāng)前疊加之后，將接收自輸入計(jì)算單元201的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出給 偏移存儲(chǔ)單元203;根據(jù)外部控制信號(hào)，將偏移存儲(chǔ)單元203中對(duì)應(yīng)的偏移量輸出給控制裝 置。這樣，每次與接收到的位移量進(jìn)行疊加的偏移量，既包括當(dāng)前接收到的偏移量，還包括 之前接收到的偏移量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)偏移量的記憶功能，還能夠隨時(shí)輸出已存儲(chǔ)的偏移量。如果偏移存儲(chǔ)單元203為可擦除非易失性存儲(chǔ)器，例如電可擦除只讀存儲(chǔ)器(E^ROM)、 閃存(Flash)等，則在系統(tǒng)掉電之后，存儲(chǔ)的偏移量也不會(huì)丟失，從而使得用戶不必在系統(tǒng) 每次上電之后重新輸入偏移信號(hào)，進(jìn)一步體現(xiàn)了本實(shí)施例中位移補(bǔ)償裝置的記憶功能。如圖2所示的位移補(bǔ)償裝置中，還可以包括速度參數(shù)單元204和輸出顯示單元205。速度參數(shù)單元204，與位移疊加單元202相連，存儲(chǔ)每個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)。其中，速度參數(shù)是根據(jù)實(shí)際加工工藝預(yù)設(shè)的。位移疊加單元202，將每個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)與得到的疊加后的位移量一起輸出 給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置?？刂蒲b置即可在控制具有位移補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)各進(jìn)給方向的速度控制。輸出顯示單元205，與位移疊加單元202相連。位移疊加單元202將當(dāng)前疊加的所有偏移量輸出給輸出顯示單元205。輸出顯示單元205可以為顯示設(shè)備、軟件平臺(tái)等能夠?qū)⑵屏空故窘o用戶的設(shè)備。用戶 可通過輸出顯示單元205獲知當(dāng)前疊加的偏移量大小，并根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)際加工情況，判 斷是否需要調(diào)整在某進(jìn)給方向上的偏移量，以確保待對(duì)加工部件的加工精度。下面，再對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的位移補(bǔ)償方法進(jìn)行說明。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償方法的流程圖。如圖3所示，本實(shí)施例中的位移補(bǔ)償方法包括以下步驟步驟301，獲取至少一個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的偏移量。本步驟中，可以通過測(cè)量或?qū)Χ啻螠y(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)等方式來獲取偏移量；獲取的偏移量至少包括由于機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量，可以為正也可以為負(fù)。步驟302，接收獲取的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，并判斷是否同時(shí)接收到位移量 及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，如果是，則執(zhí)行步驟303，否則，執(zhí)行步驟305。本步驟中，接收到的偏移量可以為通過數(shù)控系統(tǒng)中的手輪輸入的表示偏移量大小的脈沖 信號(hào)。對(duì)于同時(shí)接收到偏移量和位移量的情況，通常是在例如對(duì)刀、換向等進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的過程 中進(jìn)行位移補(bǔ)償；對(duì)于只接收到偏移量的情況，通常是在切削或磨削等加工過程開始后，進(jìn) 行位移補(bǔ)償以調(diào)整進(jìn)給量大小，即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)結(jié)束并開始加工后，再次進(jìn)行一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。步驟303，分別將不同進(jìn)給方向信息對(duì)應(yīng)的位移量和偏移量疊加，并存儲(chǔ)在步驟302接 收到的偏移量，用于下,次疊加。本步驟中，進(jìn)行疊加的偏移量可以包括當(dāng)前獲取的偏移量與之前獲取的偏移量；本步驟 的同時(shí)或在本步驟之后，還可以將所有進(jìn)給方向上的偏移量顯示給用戶。步驟304，將疊加得到的位移量輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置，并根據(jù)疊加得到的位移 量確定進(jìn)給量，控制待加工部件在對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，結(jié)束本流程。本步驟中，還可以將每個(gè)進(jìn)給方向上的速度參數(shù)與疊加得到的位移量一起輸出給控制裝 置，以便實(shí)現(xiàn)控制裝置對(duì)進(jìn)給速度的控制。步驟305，將接收到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置， 并根據(jù)偏移量確定進(jìn)給量，控制待加工部件在對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，結(jié)fe本流程。本流程結(jié)束后，還可以返回步驟301或302，繼續(xù)執(zhí)行下一次位移補(bǔ)償。以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的位移補(bǔ)償裝置和位移補(bǔ)償方法的詳細(xì)說明。下面，結(jié)合具體 實(shí)例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖4a和圖4b為本發(fā)明實(shí)施例中位移補(bǔ)償實(shí)例的流程示意圖。如圖4a所示，以展成磨齒機(jī)在X軸方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為例，X軸方向上的標(biāo)準(zhǔn)行程為 -lOOmm至100mm，進(jìn)給方向信息表示進(jìn)給方向?yàn)閄軸方向，本實(shí)例包括以下過程初始狀態(tài)下，工作臺(tái)滑座位于X軸負(fù)向極限位置，即-100mm處；右齒面和左齒面相對(duì) 于砂輪的上刀量均為0mm。過程a,位移補(bǔ)償裝置接收到的位移量為200mm，接收到的偏移量為-5mm，即負(fù)向偏移 量，表示右齒面相對(duì)于砂輪的上刀量為5mm，將二者疊加后輸出給控制裝置，并存儲(chǔ)接收到 的偏移量。控制裝置控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座帶動(dòng)待加工齒輪向X軸正方向移動(dòng)195mm，磨 削待加工齒輪的右齒面。過程b,磨削完畢退刀后，需要將工作臺(tái)滑座調(diào)整到極限位置換向，位移補(bǔ)償裝置將存 儲(chǔ)的負(fù)向偏移量-5mm輸出給控制裝置，控制裝置控制工作臺(tái)滑座向X軸正方向繼續(xù)移動(dòng) 5mm，并控制其換向。過程c，位移補(bǔ)償裝置接收到的位移量為-200mm,接收到的偏移量為10mm，即正向偏 移量，表示左齒面相對(duì)于砂輪的上刀量為10mm，但未接收到負(fù)向偏移量，且之前也未存儲(chǔ) 正向偏移量，將接收到的位移量和正向偏移量疊加后輸出給控制裝置，由控制裝置控制電機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座帶動(dòng)待加工齒輪向X軸負(fù)方向移動(dòng)190imi，磨削待加工齒輪的左齒面。過程d，磨削完畢退刀后，需要將工作臺(tái)滑座調(diào)整到極限位置換向，位移補(bǔ)償裝置將存 儲(chǔ)的負(fù)向偏移量-5mm^Q正向偏移量lOmm輸出給控制裝置，控制裝置控制工作臺(tái)滑座向X 軸負(fù)方向繼續(xù)移動(dòng)15mm至-105mm處，并控制其換向。過程e，位移補(bǔ)償裝置接收到的位移量為200mm，未接收到偏移量，控制裝置控制電機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座帶動(dòng)待加工齒輪向X軸正方向移動(dòng)200mm至195mm處，磨削待加工齒輪的 左齒面。過程f，磨削完畢退刀后，需要將工作臺(tái)滑座調(diào)整到極限位置換向，位移補(bǔ)償裝置將存儲(chǔ) 的負(fù)向偏移量-5mm和正向偏移量10mm輸出給控制裝置，控制裝置控制工作臺(tái)滑座向X軸 正方向繼續(xù)移動(dòng)15mm至11 Omm處，并控制其換向。過程g，位移補(bǔ)償裝置接收到的位移量為-200mm,接收到的偏移量為2(&mi，即正向偏 移量，表示左齒面相對(duì)于砂輪的上刀量為20mm，未接收到負(fù)向偏移量，之前存儲(chǔ)了正向偏 移量lOrnm，將接收到的位移量和正向偏移量以及存儲(chǔ)的正向偏移量疊加后輸出給控制裝置，由控制裝置控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座帶動(dòng)待加工齒輪向X軸負(fù)方向移動(dòng)n0mm，磨削待加工 齒輪的左齒面。在過程g之前，用戶根據(jù)位移補(bǔ)償裝置的輸出顯示單元獲知當(dāng)前的偏移量，并發(fā)現(xiàn)實(shí)際 加工中，左齒面的上刀量不足，因此又增加了相應(yīng)的偏移量，實(shí)現(xiàn)了加工過程中位移補(bǔ)償?shù)?調(diào)整。過程h，磨削完畢退刀后，需要將工作臺(tái)滑座調(diào)整到極限位置換向，位移補(bǔ)償裝置將存 儲(chǔ)的負(fù)向偏移量-5mm、正向偏移量10mm和正向偏移量20mm輸出給控制裝置，控制裝置控 制工作臺(tái)滑座向X軸正方向繼續(xù)移動(dòng)35mm至-105mm處，并控制其換向。過程i,位移補(bǔ)償裝置接收到的位移量為200mm，未接收到偏移量，控制裝置控制電機(jī) 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)滑座帶動(dòng)待加工齒輪向X軸正方向移動(dòng)200mm至195min處，磨削待加工齒輪的 左齒面。過程j，磨削完畢退刀后，需要將工作臺(tái)滑座調(diào)整到極限位置換向，位移補(bǔ)償裝置將存儲(chǔ) 的負(fù)向偏移量-5mm、正向偏移量10mm和正向偏移量20mm輸出給控制裝置，控制裝置控制 工作臺(tái)滑座向X軸正方向繼續(xù)移動(dòng)35mm至130mm處，并控制其換向。實(shí)際應(yīng)用中，在過程b、 d、 f、 h、 j時(shí)，位移補(bǔ)償裝置將存儲(chǔ)的偏移量疊加，也可以不在 上述過程中疊加，而是分別在過程c、 e、 g、 i中將存儲(chǔ)的偏移量與接收到位移量疊加。由上述實(shí)例可見，位移補(bǔ)償裝置能夠?qū)⑽灰屏亢推屏刊B加，不需要用戶來手動(dòng)對(duì)刀。 且對(duì)于右齒面加工，在過程a進(jìn)行了位移補(bǔ)償，并保存對(duì)應(yīng)的偏差量之后，后續(xù)過程e和過 程j中不需要再次輸入該偏差量；對(duì)于左齒面加工，還實(shí)現(xiàn)了在加工過程中調(diào)整位移補(bǔ)償?shù)?大小。輸入的偏移量'中，也可包括對(duì)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)果反向誤差的位移補(bǔ)償。在系統(tǒng)掉電重新上 電后，存儲(chǔ)的所有正向和負(fù)向偏差也不會(huì)丟失。如上所述，X軸方向上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的過程中接收的偏移量總和影響齒輪的左右齒面換向距 離；同時(shí)，加工過程中疊加偏移量的動(dòng)態(tài)過程也影響齒面相對(duì)于砂輪的進(jìn)給量。如圖4b所示，開始磨削時(shí)的初始進(jìn)給量為Omm，在此后的磨削過程中依次接收到偏移 量，使得進(jìn)給量大小依次變?yōu)?0mm、 30mm、 20mm、 40mm?？梢?，磨削開始后，X軸方向 上的進(jìn)給量大小隨著偏移量總和的不斷變化而變化。此時(shí)，磨削后的齒面可能會(huì)由于進(jìn)給量 大小的變化而出現(xiàn)偏差，例如出現(xiàn)階梯狀的凸臺(tái)等。這種情況下，就需要在用戶輸入所有需要疊加的偏移量之后，再根據(jù)最終的偏移量總和 確定進(jìn)給量，并按照確定的進(jìn)給量再次磨削當(dāng)前加工的齒面，以消除位移補(bǔ)償過程中產(chǎn)生的 偏差。但由于實(shí)際加工過程中，通常在第一次對(duì)待加工齒輪磨削時(shí)才會(huì)不斷調(diào)整偏移量總和，因此，對(duì)于后續(xù)的待加工齒輪則不需要再次磨削。由此可見，本實(shí)施例中的技術(shù)方案，通過將不同進(jìn)給方向上的偏移量與所需進(jìn)給量的疊 加結(jié)果確定實(shí)際進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)在各進(jìn)給方向上的位移補(bǔ)償，而不需要輔助電機(jī)、測(cè)量反饋裝 置及相應(yīng)的電纜連接線等電機(jī)結(jié)構(gòu)，從而減少了數(shù)控系統(tǒng)中的電源、阻抗等電子元器件，也 不需要擋塊以及液壓消隙機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了數(shù)控系統(tǒng)的故障率。且加工過程中，不需 要每次換向之后都主動(dòng)去消除機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差，也不需要在加工每一個(gè)齒面之前都 進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀，提高了加工效率。由于不受擋塊等機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，使得工作臺(tái)滑座能夠在X軸方向的實(shí)際行程范圍內(nèi)任 意移動(dòng)，提高了數(shù)控加工系統(tǒng)的應(yīng)用范圍及實(shí)用性。上述實(shí)施例的技術(shù)方案還提供人機(jī)交互的平臺(tái)，提高了數(shù)控加工的靈活性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括輸入計(jì)算單元(201)和位移疊加單元(202)，其中，所述輸入計(jì)算單元(201)與所述位移疊加單元(202)相連，用于接收外部輸入的偏移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，將接收到的偏移信號(hào)轉(zhuǎn)換為偏移量，并將轉(zhuǎn)換得到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出給所述位移疊加單元(202)；所述位移疊加單元(202)用于接收所述輸入計(jì)算單元(201)輸出的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；如果接收偏移量的同時(shí)接收到外部輸入的至少一個(gè)位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，分別將對(duì)應(yīng)同一進(jìn)給方向信息的位移量和偏移量疊加，得到疊加后的至少一個(gè)進(jìn)給方向信息對(duì)應(yīng)的位移量，并將得到的所有疊加后的位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出；否則，直接將偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元 (202)相連的偏移存儲(chǔ)單元(203)，用于存儲(chǔ)接收到的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；與所述位移量疊加的偏移量進(jìn)一步包括所述偏移存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的偏移量。
3. 如權(quán)利要求2所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述偏移存儲(chǔ)單元(203)為可擦 除非易失性存儲(chǔ)器E2PROM或閃存Flash。
4. 如權(quán)利要求2所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元 (202)相連的速度參數(shù)單元(204)，用于存儲(chǔ)每個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)；所述位移疊加單元(202)進(jìn)一步將每個(gè)進(jìn)給方向?qū)?yīng)的速度參數(shù)與偏移量或者得到的疊 加后的位移量一起輸出。
5. 如權(quán)利要求2所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述位移疊加單元 (202)相連的輸出顯示單元(205),用于顯示當(dāng)前接收到的所有偏移量和與位移量疊加的所有偏移量；所述位移疊加單元(202)進(jìn)一步將當(dāng)前接收到的所有偏移量和與位移量疊加的所有偏移 量輸出給所述輸出顯示單元(205)。
6. 如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述輸入計(jì)算單元 (201)接收的偏移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息來自數(shù)控系統(tǒng)中的手輪；所述位移疊加單元(202)將疊加后的位移量輸出給數(shù)控系統(tǒng)中的控制裝置。
7. 如權(quán)利要求6所述的位移補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述偏移量至少包括由于機(jī)械傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、和/或加工之前的手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量。一
8. —種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償方法，其特征在于，包括接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息，并判斷是否同時(shí)接收到了位移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；如果是，則分別將不同進(jìn)給方向信息對(duì)應(yīng)的位移量和所述偏移量疊加，根據(jù)疊加得到的 位移量確定對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上的進(jìn)給量；否則，直接根據(jù)接收到的偏移量確定對(duì)應(yīng)進(jìn)給方向上 的進(jìn)給量。
9. 如權(quán)利要求8所述的位移補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給 方向信息之前進(jìn)一步包括通過測(cè)量或?qū)Χ啻螠y(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，獲取由于機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差引起的偏移量、 和/或加工之前的手動(dòng)對(duì)刀所產(chǎn)生的偏移量。
10. 如權(quán)利要求9所述的位移補(bǔ)償方法，其特征在于，所述接收偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給 方向?yàn)榻邮諗?shù)控系統(tǒng)中與所述進(jìn)給方向?qū)?yīng)的手輪輸入的脈沖信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求8至10中任意一項(xiàng)所述的位移補(bǔ)償方法，其特征在于，所述接收偏移量 及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息之后，進(jìn)一步存儲(chǔ)所述獲取的偏移量及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向信息；所述與位移量疊加的偏移量進(jìn)一步包括在執(zhí)行當(dāng)前疊加之前存儲(chǔ)的偏移量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償裝置和一種數(shù)控加工中的位移補(bǔ)償方法。本發(fā)明在加工過程中，將不同進(jìn)給方向上的偏移量與所需進(jìn)給量進(jìn)行疊加，并根據(jù)疊加結(jié)果確定實(shí)際進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)在各進(jìn)給方向上的位移補(bǔ)償；不需要輔助電機(jī)、測(cè)量反饋裝置等電機(jī)結(jié)構(gòu)，減少了數(shù)控系統(tǒng)中的電源、阻抗等電子元器件，也不需要擋塊以及液壓消隙機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了數(shù)控系統(tǒng)的故障率。不需要每次換向之后都執(zhí)行消除機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的反向誤差的操作，也不需要用戶在每次加工之前都進(jìn)行手動(dòng)對(duì)刀，提高了加工效率。由于不受類似于擋塊等機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，使得在進(jìn)給方向上的位移范圍能夠達(dá)到數(shù)控系統(tǒng)在該方向上的實(shí)際行程，提高了數(shù)控加工系統(tǒng)的應(yīng)用范圍及實(shí)用性。
文檔編號(hào)G05B19/19GK101334655SQ20071010954
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者朱永剛 申請(qǐng)人:西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司