CN102059635A - 一种典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种典型零件磨削工艺优化集成的数控磨削系统，包括：各类典型零件的优化磨削工艺参数的工艺数据库；磨削加工智能软件；嵌入磨床标准数控系统的接口程序。针对典型零件特定的技术要求，制定专用的特定的最优加工工艺参数组，通过加工智能软件的调入，在磨床数控系统中嵌入多组专用磨削工艺与软件，生成数控加工程序，实现自动化高质量磨削加工。解决传统典型零件的磨削加工主要依赖人工经验造成的磨削质量与效率低下问题。本系统不仅可显著地提高加工效率和磨削表面质量，确保零件加工的稳定性与加工质量的一致性，且操作简单，快捷，可广泛应用于各种典型零件的数控磨削加工之中。

Description

一种典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统

技术领域

本发明涉及典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统。

背景技术

磨削加工的工艺直接影响到典型零件加工的效率、质量和零件加工稳定性与零件质量一致性。

通用零件的磨削加工，具有多种技术要求，一股采用通用磨床对其进行加工，而磨床的数控系统则更多地配套通用的数控系统，数控系统的功能以满足机床的运动要求与零件加工的精度要求为目标，通过人工对工艺参数的选择，满足多种零件多种技术要求的需要。

典型零件的磨削加工，一股加工效率、加工精度与加工质量要求更高，具有特定单一技术要求，国内一股采用一种专用磨床对其进行磨削加工，满足机床的运动要求。而如何对典型零件特定的技术要求，制定特定的最优加工工艺，提高典型零件的加工的效率、质量和零件加工稳定性与零件质量一致性，国内尚属空白。国内现有的专用磨床的数控系统，没有一种能适应典型零件特定技术要求加工的专用数控系统，同样采用通用的数控系统；用这种数控系统进行加工时，凭人工对工艺参数的经验选择，不能实时并最优地反馈典型零件特定磨削工艺参数对零件加工性能与加工质量的影响。

目前，典型零件的加工，基本上依靠工人手工的操作技能，磨削加工工艺与磨具对磨削加工性能的因素没有与机床的加工性能有机的联系起来。用计算机处理磨削加工工艺与磨具数据，国内大都停留在磨削数据库的一股性数据的查询、检索与下载等方面，目前对工艺知识集成数控系统平台基本为空白，对数控系统的二次开发则是停留在如何建立更加友好的人机界面，因此，造成软件数控系统对不同层次的典型零件工艺与磨具缺乏充分的支持，工艺数据分散、知识集成接口混乱，测试方法及手段缺乏，具有工艺集成能力的数控系统的生产仍处于“手工作坊”的方式。导致我国现有磨床的技术水平与潜力难以发挥，造成生产效率低，质量差，成本高，周期长。

如何在一定的范围内将研发的工艺数据、磨具数据组织起来，筛选出不同材料、不同零件最优化的工艺与磨具的加工参数，建立工艺与磨具数据库，通过开发其智能化的软件，将零件优化的加工工艺知识，融合在磨床数控系统中，形成用户工艺技术、数据库技术、软件技术与数控系统的成套技术体系与加工系统，为磨床产品的高质量加工提供新的方法与系统，有效提高零件的加工效率，降低加工成本，改善工件表面加工质量，提高了系统的稳定性与零件加工的一致性，具有很大的现实意义和开发价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，对典型零件特定的技术要求，制定出专用特定的最优加工工艺参数组，通过智能软件的调入，在磨床数控系统中嵌入多组专用磨削工艺与软件，自动生成专用数控加工程序，以实现典型零件的高质量磨削加工。提高磨削效率与加工质量，确保零件加工的稳定性与加工质量的一致性。

本发明所典型零件是指具有专用加工要求的特殊机械零件，包括汽车、船舶、航空航天、国防等领域的各种专用的轴类零件，自由曲面零件，沟槽类零件等。

本发明的技术方案是，所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统的组成为：

(1)包含各类典型零件的优化磨削工艺参数的磨削工艺数据库；

(2)磨削加工智能软件，该软件可通过相应接口调用所述磨削工艺数据库，实现优化磨削工艺参数的自动调入、自动编程与自动加工；

(3)所述磨削加工智能软件嵌入磨床标准数控系统；

(4)嵌入接口程序，将磨削工艺数据库中的各类典型零件工艺参数作为用户进行磨削加工时的参考，直接展现在嵌入了所述磨削加工智能软件的磨床标准数控系统之中。

以下对本发明做出进一步说明。

所述典型零件的优化磨削工艺参数(即最优加工效率与质量的典型零件磨削工艺参数)包括砂轮线速度，工件进给量，工作台速度；即砂轮线速度，工件进给量，工作台速度，砂轮等对磨削力、磨削温度、磨削表面质量及磨除率的影响；砂轮线速度，工件进给量，工作台速度等对砂轮耐用度、磨削表面质量与磨除率的影响等。

磨削工艺包括典型零件材料的机械与力学性能(如典型零件材料的强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和缺口敏感性等)；被加工典型零件的几何尺寸、表面粗糙度、精度与表面质量；以及所述典型零件的优化磨削工艺参数。

所述磨削工艺数据库包括典型零件磨削磨具磨料模块、磨削剂模块、磨削工艺模块、砂轮修整模块、磨削表面质量模块、磨削模型仿真模块等。

所述磨削加工智能软件包括各类典型零件的加工工艺及典型的磨削仿真模型，如典型零件磨削系统的磨削力模型、磨削热模型、工件表面质量统计模型等在内的模型，工艺仿真软件等。软件可模拟不同模型条件下的磨削质量和系统响应变化规律，定量反映各种磨削参数之间的动态联系，可预测出整个磨削循环期间的磨削特性、最终加工质量、磨削力和磨削热的数值等。

所述磨床标准数控系统，可以是西门子840D系统；将各类典型零件的加工工艺及典型的磨削仿真模型软件嵌入在西门子840D的系统中，增加了数控系统的一个OEM用户专用功能，此功能包括友好的人机界面，依据仿真软件的输出的工艺结果，有多组典型零件的粗磨与精磨的优化组合磨削参数；并能方便的调用上述数据库中的工艺参数进行磨削加工，能自动计算实际加工典型零件的各种参数。

由以上可知，本发明为一种典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，它将最佳磨削工艺的组合与匹配，自动生成数控加工程序，实现自动化高质量磨削加工，解决了传统典型零件的磨削加工主要依赖人工经验来进行磨削加工造成的磨削质量与效率低下的问题；采用该系统不仅可显著地提高加工效率，提高磨削表面质量，确保零件加工的稳定性与加工质量的一致性，且操作简单，快捷，可广泛应用于各种典型零件的数控磨削加工。

附图说明

图1是建立典型零件工艺优化集成数控磨削系统的技术路线图；

图2是一种实施例的磨削工艺数据库模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。

建立本发明的数控磨削系统，包括以下实施内容：

(1)典型零件特定磨削加工的高效高质量工艺实验；

(2)典型零件特定磨削加工的高效高质量工艺性能优化；

(3)典型零件加工工艺数据库的建立；

(4)典型零件的智能磨削加工工艺仿真模型与软件的建立；

(5)典型零件特定工艺软件在数控系统中的嵌入；

(6)在数控磨床上完成工艺的智能优化与集成，对典型零件优化工艺数据的自动调入、自动编程与自动加工，所加工的零件效率和质量最优。

上述实施内容的实现方法是：

1、典型零件的磨削加工的工艺与磨具实验，获得大量的工艺与磨具对加工效率与质量影响的规律。对典型零件高效低损伤工艺参数进行性能优化，即将磨削效果优化的高效低损伤工艺参数提炼出来。

2、建立一个包含各类典型零件的磨削工艺参数的磨削工艺数据库。建立方法如下：先通过前两步筛选好的高效低损伤工艺参数存储起来作为优化数据，再进行实例推理，建立一个行之有效的规则库，从而达到可以推断出新的类似的典型零件的磨削加工数据。最后把磨削效果、磨削损耗以及磨削效率与磨削加工的工艺方法之间建立一个与之对应的关系，使得数据库能提前对磨削效果、磨削损耗以及磨削效率进行一定的预测。

3、开发典型零件的磨削加工智能软件，即调用所建立的磨削工艺数据库，并且能够实现典型零件优化工艺数据的自动调入、自动编程与自动加工，具体实施方法可以用VB等编程软件实现。

4、典型零件工艺软件在标准数控系统中的嵌入，即对数控系统进行适于专业磨削的二次开发，方法是：利用数控系统提供的HMI软件包把自行设计的程序集成到标准的数控系统中去，利用VB语言编程嵌入到OEM中，在OEM这个开发环境中，以特定的语言格式实现数据的传递；再利用VC++进行语言动态链接库的开发，保证各个系统之间的数据一致性、可靠性和数据共享；最后再建立接口程序，将磨削数据库中的各类典型零件的工艺参数作为用户进行磨削加工时的参考，直接展现在二次开发的系统之中。这样用户就可以更加方便地通过友好的人机界面进行磨削参数的选择，根据数据库中以往加工的磨削数据加工出符合要求的各类典型零件。

实施例1：

1、针对汽车凸轮轴典型零件，开发高速磨削工艺，优化工艺路径，工艺参数与磨削结果如下：

2、建立磨削数据库：将开发的上述工艺数据进入数据库，数据库主要包括了磨具磨料模块、磨削剂模块、磨削工艺模块、砂轮修整模块、磨削表面质量模块、磨削模型仿真模块等。

3、开发磨削加工智能应用软件：针对CNC8312A全数控凸轮轴磨床的和非圆轮廓零件加工工艺要求的特点，在数据库中调用工各类工艺等数据，并进行优化，自动生成加工程序进行磨削加工，软件的主体功能为：

1)自动调用磨削数据库的第一组至第十二组的工艺数据。

2)完成从凸轮所需加工参数的计算如升程数据、基圆数据、加工路径等，然后自动生成磨削加工子程序，并提供给数控系统调用。

3)集中相应的磨削参数，用户可以根据不同的加工工艺状态实时的修改，也可以选择自动修改，由磨削软件自行判断修改。

4、在KM120全数控凸轮磨床上的西门子840D的数控系统中，采用VB语言为工具编写源代码，进行数控系统的二次开发，然后嵌入到该系统中，即增加了数控系统的一个用户专用模块，解决了标准数控系统的应用时需要用户自行选择分散的工艺，不能满足磨削的效率与质量要求的技术难题。

5、实施效果比较，列于下表：

Claims (6)

1.一种典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，它的组成是：

(1)包含各类典型零件的优化磨削工艺参数的磨削工艺数据库；

(2)磨削加工智能软件，该软件可通过相应接口调用所述磨削工艺数据库，实现优化磨削工艺参数的自动调入、自动编程与自动加工；

(3)所述磨削加工智能软件嵌入磨床标准数控系统；

(4)嵌入接口程序，将磨削工艺数据库中的各类典型零件工艺参数作为用户进行磨削加工时的依据，直接展现在嵌入了所述磨削加工智能软件的磨床数控系统之中。

2.根据权利要求1所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，所述典型零件的优化磨削工艺参数包括砂轮线速度，工件进给量，工作台速度。

3.根据权利要求1所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，所述磨削工艺数据库包括典型零件磨削基本原理模块、磨具磨料模块、磨削剂模块、磨削工艺模块、砂轮修整模块、磨削表面质量模块、磨削装备模块、相关标准模块和数字化磨削模块。数据库具有目录服务、检索查询、在线浏览、数据下载功能。

4.根据权利要求1所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，所述磨削加工智能软件包括各类典型零件的加工工艺及典型的磨削仿真模型软件，软件能够模拟不同模型条件下的磨削质量和系统响应变化规律，定量反映各种磨削参数之间的动态联系，能够预测出整个磨削循环期间的磨削特性、最终加工质量、磨削力和磨削热的数值。

5.根据权利要求1所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，所述各类典型零件的加工工艺及典型的磨削仿真模型软件包括典型零件磨削系统的磨削力模型、磨削热模型、工件表面质量统计模型等在内的模型，工艺仿真软件。

6.根据权利要求4或5所述典型零件磨削工艺优化集成数控磨削系统，其特征在于，将各类典型零件的加工工艺及典型的磨削仿真模型软件嵌入在西门子840D的系统中，增加数控系统的一个OEM用户专用功能，此功能包括友好的人机界面，依据仿真软件的输出的工艺结果，有多组典型零件的粗磨与精磨的优化组合磨削参数；并能方便的调用上述数据库中的工艺参数进行磨削加工，能自动计算实际加工典型零件的各种参数。

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