CN103143991A - 一种基于数控系统的刀具磨制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于刀具加工领域，提供一种基于数控系统的刀具磨制方法、装置及系统，所述方法包括：根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。本发明技术方案中无需靠模，避免了由众多靠模带来的高成本、难管理的问题，同时在生成刀具加工程序后，可以直接将程序复制到其他机器上完成批量生产，当刀具尺寸需要修正时，只需修正相应的加工数据，重新生成刀具加工程序即可。本发明有效地降低了生产成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨制的刀具线条衔接更光滑，更美观。

Description

一种基于数控系统的刀具磨制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于刀具加工领域，尤其涉及一种基于数控系统的刀具磨制方法、装置及系统。

背景技术

刀具是通过刀坯磨制而成，具体的，在刀坯两面经过磨削，或者直接用带有凹槽的模具进行磨削，以使刀背与刀刃之间形成楔形，刀刃楔形区域应从刀柄至刀尖平行于整个刀的轮廓。目前行业内磨制刀具普遍采用的是靠模法。“靠模法”是指在磨制刀具时，首先必须置备一个和刀具外形尺寸一样的模具型腔，通常该模具型腔会考虑到砂轮干涉情况，然后通过靠模装置令砂轮按照靠模的表面轨迹动对刀坯进行仿形磨制加工。

但是采用“靠模法”加工不同尺寸的刀具需要制作不同的靠模，当多台机器大批量加工同一尺寸的刀具时，每台机器必须配置一只靠模；而当一台机器需要加工多种不同型号的刀具时，需要针对不同刀具配置相同数量的靠模。这种方法不仅生产成本高，工作效率低，而且加工效果不理想，不易满足不同客户的不同生产需求；另外采用“靠模法”靠模由于数量众多，管理困难，容易混淆，可能会出现选错模的情况，增加了管理成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于数控系统的刀具磨制方法、装置及系统，旨在解决现有“靠模法”生成刀具时，针对不同的刀具需要不同的靠模、每台机器均需要一个靠模，使得靠模数量众多、难以管理，而且生产成本高、加工效率不理想的技术问题。

一方面，所述基于数控系统的刀具磨制方法包括下述步骤：

根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

另一方面，所述基于数控系统的刀具磨制装置包括：

曲线分段单元，用于根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

程序生成单元，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

刀具磨制单元，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

再一方面，所述基于数控系统的刀具磨制系统，包括砂轮和用于固定刀具的机床，还包括用于控制砂轮磨制刀具的数控系统，所述数控系统包括上述基于数控系统的刀具磨制装置。

本发明的有益效果是：本发明通过数控系统取代传统的靠模磨制刀具方法，具体的，首先设定刀具曲线，并且分段处理，数控系统根据所述刀具曲线的分段点的位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序，然后根据所述刀具加工程序控制砂轮磨制刀坯得到刀具，因此本发明技术方案无需靠模，避免了由于靠模带来的一系列问题，比如需要大量的靠模增加了成本，大量的靠模不易管理、容易发生混淆，若选模出错，则会浪费大量人力财力，通过使用本发明，一台机器能够加工多种尺寸各异的刀具，当刀具尺寸需要修正时，只需修正相应的加工数据，重新生成刀具加工程序即可，当大批量加工同一尺寸的刀具时，只需要将调试刀具合格的机器中的加工数据或程序复制到其它机器上即可，有效地降低了生产成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨制的刀具线条衔接更光滑，更美观，适合各种批量生产。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法的流程图；

图2是本发明第一实施例提供的一种厨刀的分段示意图；

图3是本发明第二实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法的流程图；

图4是本发明第二实施例提供的一种屠刀与砂轮的干涉示意图；

图5是图4中B-D段的局部放大图；

图6是本发明第二实施例提供的刀具曲线经干涉修饰的示意图；

图7是图6中B-D段的局部放大图；

图8是本发明第三实施例提供基于数控系统的刀具磨制装置的结构方框图；

图9是本发明第四实施例提供基于数控系统的刀具磨制装置的结构方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例是通过数控系统控制砂轮完成磨制刀具，因此实现本发明实施例之前，需要调试好数控系统，将刀坯固定在机床上，安置好砂轮后，然后再控制砂轮的运动路径完成刀具磨制，为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法包括：

步骤S101、根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理。

所述刀具曲线为砂轮在磨制刀具时所走的路径，在磨制不同的刀具时，所述刀具曲线不尽相同，如图2所示，假设当前需要磨制厨刀，首先要绘制厨刀的刀具曲线，再将所述刀具曲线分成多段，具体分段由刀具曲线的走势来确定，在曲线弧度大的位置处分段可以紧密些，在曲线弧度小的地方分段可以稀疏些，如图2所示的厨刀，根据图示中刀具曲线，在曲线中选取六个点，从A至F，将所述刀具曲线的五段。

步骤S102、获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序。

本步骤中为了量化刀具曲线的各个分段点的位置数据，首先建立坐标系，如图2所示，在砂轮磨制起点为坐标原点，砂轮横向运动方向为Y轴，砂轮纵向运动方向为Z轴，在所述坐标系中，获取各个分段点的位置数据，分段点为A(y₁,z₁)、B(y₂,z₂)、C(y₃,z₃)、D(y₄,z₄)、E(y₅,z₅)、F(y₆,z₆)，得到位置数据后录入数控系统，数控系统根据所述位置数据自动进行样条教导，生成刀具加工程序，这里所述的样条教导指根据几个位置固定的控制点，即本步骤中所述的曲线分段点，这些控制点位置不变，自动生成经过所述控制点的平滑曲线，然后根据所述平滑曲线生成刀具加工程序，所述生成的平滑曲线就是砂轮的打磨运行轨迹。

步骤S103、按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

砂轮由数控系统控制，本步骤中在生成刀具加工程序后，执行所述程序，砂轮5就会在数控系统的控制下，沿所述平滑曲线精确打磨移动。

显然本实施例提供刀具磨制方法与现有靠模法相比，避免了由众多靠模带来的高成本、难管理的问题，同时在本实施例中生成刀具加工程序后，直接将程序复制到其他机器上即可，可以实现多台机器同时进行刀具磨制，当刀具尺寸需要修正时，只需修正相应的加工数据，重新生成刀具加工程序即可。本实施例有效地降低了生产成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨制的刀具线条衔接更光滑，更美观，适合各种批量生产。

实施例二：

图3示出了本发明第二实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的基于数控系统的刀具磨制方法包括：

步骤S301、根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

步骤S302、获取刀具曲线各个分段点的位置数据；

步骤S303、当发现刀具曲线和砂轮存在干涉时，根据砂轮的规格尺寸和刀具曲线的变化情况对所述刀具曲线进行干涉修饰；

步骤S304、将经过干涉修饰后的刀具曲线位置数据录入数控系统，并自动进行样条教导生成刀具加工程序。

上述步骤S302-S304是实施例一中步骤S102的一种具体优选的实施方式，设计不同的刀具，其刀具曲线可能会不一样，在实际打磨过程中，当刀具曲线向一个方向变化，即刀具曲线逐渐上升或者逐渐下降时，加工过程中不存在砂轮干涉的情况，比如如图2所示的厨刀；当在一条刀具曲线中既出现上升又出现下降，即刀具曲线由上升变为下降趋势或者由下降变为上升趋势时，也即出现波浪刀路时，在加工过程中会出现砂轮干涉的情况，如图4所示的屠刀，同样假设将该屠刀分成五段，分段点依次为A(y₁,z₁)、B(y₂,z₂)、C(y₃,z₃)、D(y₄,z₄)、E(y₅,z₅)、F(y₆,z₆)，其中A-B段和D-F段为曲线下降过程，B-D段为曲线上升过程，因此在打磨过程中，B-D段内砂轮5与屠刀之间存在明显的干涉现象，这样就刀具经磨制后得不到预期的刀刃楔形区域，生产出的刀具不合格，为了便于理解，参照图5，示出了图4中B-D部分的局部放大结构，显然在打磨过程中，砂轮5的左侧与预期的刀具曲线之间存在干涉区域6，为此在生成刀具加工程序之前需要对刀具曲线进行干涉修饰，具体干涉修饰情况需要根据砂轮的规格尺寸和刀具曲线的变化情况，还是以图4所示的屠刀为例，在C点处，将曲线向下调整预设刀具曲线的最大干涉深度，得到如图6所示的C′点，这样就得到了一条新的刀具曲线，各分段点分别为A(y₁,z₁)、B(y₂,z₂)、C'(y₃',z₃′)、D(y₄,z₄)、E(y₅,z₅)、F(y₆,z₆)，其中B-D放大部分如图7所示，这样再将干涉修饰后的刀具曲线位置数据录入数控系统，并自动进行样条教导生成刀具加工程序。因此经过本实施例所述的干涉修饰后，可以对准确打磨出预期的刀具，而且刀具线条衔接更光滑，更美观。

步骤S305、根据生成的刀具加工程序对刀具曲线进行仿真；

步骤S306、当仿真不合格时，对录入的位置数据进行修正，重新生成样条教导数据，直至保证仿真合格。

上述步骤S305-S306描述的时曲线仿真过程，在刀坯试磨之前，为避免材料浪费，数控系统根据生成的刀具加工程序，对刀具曲线进行仿真，若仿真结果符合要求，则进入刀坯试磨阶段；若仿真结果不符合要求，则对录入的数据进行修正，重新生成样条教导程序，直至保证仿真合格。

步骤S307、按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行试磨；

步骤S308、当试磨不合格时，对不合格分段的加工数据进行调整，再进行仿真，直至试磨出符合要求的刀具；

步骤S309、进行刀具批量磨制。

本实施例中，在进行刀具批量磨制之前还需进行刀坯试磨过程，若试磨不合格，对不合格分段的加工数据进行调整，再进行仿真，直至试磨出符合要求的刀具，此后再进行刀具批量磨制，避免了由于大量进行刀具磨制后才发现磨制出的刀具不符合要求带来的巨大损失。

本实施例与实施例一相比，增加了刀具干涉修饰、曲线仿真以及刀具试磨过程，通过这些增加的步骤，使得通过本实施例方法磨制出来的刀具，精确度更高，得到合格的刀具。

实施例三：

图8示出了本发明第三实施例提供的基于数控系统的刀具磨制装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的基于数控系统的刀具磨制装置包括：

曲线分段单元801，用于根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

程序生成单元802，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

刀具磨制单元803，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

本实施例提供的各个功能单元801-803对应实现了实施例一中的步骤S101-S103，具体的，首先通过曲线分段单元801根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理，程序生成单元802在获取刀具曲线各个分段点的位置数据后录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序，刀具磨制单元803再按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。本实施例提供的装置与现有技术相比，无需使用靠模，避免了由众多靠模带来的高成本、难管理的问题，同时在本实施例中生成刀具加工程序后，直接将程序复制到其他机器上即可，可以完成批量生产要求，当刀具尺寸需要修正时，只需修正相应的加工数据，重新生成刀具加工程序即可。本实施例有效地降低了生产成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨制的刀具线条衔接更光滑，更美观，适合各种批量生产。

实施例四：

图9示出了本发明第四实施例提供的基于数控系统的刀具磨制装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的基于数控系统的刀具磨制装置包括：

曲线分段单元91，用于根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

程序生成单元92，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

刀具磨制单元93，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

其中，所述程序生成单元92包括：

数据获取模块921，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据；

干涉修饰模块922，用于当发现刀具曲线和砂轮存在干涉时，根据砂轮的规格尺寸和刀具曲线的变化情况对所述刀具曲线进行干涉修饰；

程序生成模块923，用于将经过干涉修饰后的刀具曲线位置数据录入数控系统，并自动进行样条教导生成刀具加工程序。

其中，所述刀具磨制单元93包括：

曲线仿真模块931，用于根据生成的刀具加工程序对刀具曲线进行仿真；

数据修正模块932，用于当仿真不合格时，对录入的位置数据进行修正，重新生成样条教导数据，直至保证仿真合格。

刀具试磨模块933，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行试磨；

数据调整模块934，用于当试磨不合格时，对不合格分段的加工数据进行调整，再进行仿真，直至试磨出符合要求的刀具；

刀具磨制模块935，用于控制进行刀具批量磨制。

本实施例提供的各个功能单元和功能模块对应实现了实施例二中的各个步骤，另一方面，本实施例在实施例三的基础上，进一步公开了程序生成单元92和刀具磨制单元93的具体结构，与实施三相比，通过本实施例磨制得到的刀具，精确度更高，更符合预期要求。

实施例五：

本实施例提供了一种基于数控系统的刀具磨制系统，该系统是实施一和实施二的实现基础，具体包括砂轮和用于固定刀具的机床，以及用于控制砂轮磨制刀具的数控系统，所述数控系统包括如实施例三或实施例四所述的基于数控系统的刀具磨制装置，所述基于数控系统的刀具磨制装置本质为生成刀具加工程序和控制砂轮运动的软件，在所述基于数控系统的刀具磨制装置的控制下，可以实现对刀坯进行打磨，得到预期要求的刀具。本实施例与现有的刀具磨制系统相比，增加了数控系统，并同时略去了靠模，在所述数控系统的控制下进行批量磨制刀具，不仅可以避免由于靠模带来高成本、难管理的问题，还提高了刀具磨制效率，得到的刀具也更符合要求。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于数控系统的刀具磨制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制具体包括：

按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行试磨；

当试磨不合格时，对不合格分段的加工数据进行调整，再进行仿真，直至试磨出符合要求的刀具；

进行刀具批量磨制。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序步骤，具体包括：

获取刀具曲线各个分段点的位置数据；

当发现刀具曲线和砂轮存在干涉时，根据砂轮的规格尺寸和刀具曲线的变化情况对所述刀具曲线进行干涉修饰；

将经过干涉修饰后的刀具曲线位置数据录入数控系统，并自动进行样条教导生成刀具加工程序。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行试磨步骤之前，还包括：

根据生成的刀具加工程序对刀具曲线进行仿真；

当仿真不合格时，对录入的位置数据进行修正，重新生成样条教导数据，直至保证仿真合格。

5.一种基于数控系统的刀具磨制装置，其特征在于，所述装置包括：

曲线分段单元，用于根据刀具磨制需求设定刀具曲线，并对所述刀具曲线分段处理；

程序生成单元，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据并录入数控系统，并根据所述位置数据自动进行样条教导生成刀具加工程序；

刀具磨制单元，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行磨制。

6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述刀具磨制单元包括：

刀具试磨模块，用于按照所述刀具加工程序控制砂轮对刀坯进行试磨；

数据调整模块，用于当试磨不合格时，对不合格分段的加工数据进行调整，再进行仿真，直至试磨出符合要求的刀具；

刀具磨制模块，用于控制进行刀具批量磨制。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于，所述程序生成单元包括：

数据获取模块，用于获取刀具曲线各个分段点的位置数据；

干涉修饰模块，用于当发现刀具曲线和砂轮存在干涉时，根据砂轮的规格尺寸和刀具曲线的变化情况对所述刀具曲线进行干涉修饰；

程序生成模块，用于将经过干涉修饰后的刀具曲线位置数据录入数控系统，并自动进行样条教导生成刀具加工程序。

8.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述刀具磨制单元还包括：

曲线仿真模块，用于根据生成的刀具加工程序对刀具曲线进行仿真；

数据修正模块，用于当仿真不合格时，对录入的位置数据进行修正，重新生成样条教导数据，直至保证仿真合格。

9.一种基于数控系统的刀具磨制系统，包括砂轮和用于固定刀具的机床，其特征在于，所述系统还包括用于控制砂轮磨制刀具的数控系统，所述数控系统包括如权利要求5-8任一项所述的基于数控系统的刀具磨制装置。

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