CN112025408B - 一种机床最大进给性能的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机床最大进给性能的检测方法，包括以下步骤：步骤一：以加工模型作为加工参考，每次在机床输入相同进给速度，不同插补节点间距，对测试工件进行实际加工，获取每次加工所需时间并记录；步骤二：获取测试工件质量合格且对应加工时间最短的插补节点间距；步骤三：以加工模型作为加工参考，每次在机床输入步骤二获取的插补节点间距，不同进给速度，对测试工件进行实际加工，获取每次加工所需时间并记录；步骤四：获取测试工件质量合格且加工时间最短进给速度；步骤五：获取机床最大进给性能。通过采用上述步骤，具有能够以较快的速度并且准确地获得机床最大的进给性能，同时使机床的刀具在工件转角的位置能够改善减速问题的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机床性能检测技术岗的技术领域，具体涉及一种机床最大进给性能的检测方法。
背景技术
随着工业制造技术的发展，对数控机床的加工效率和加工质量提出了更高的要求。机床在测试工件的过程中，由于测试工件的加工面存在较多的曲面，而利用机床为测试工件进行加工的过程中。放机床的刀具运动时需要进行转角时，往往需要自行进行减速操作，一方面是为了确保损坏工件、另一方面是为了维持机床的使用寿命，但是机床的刀具每次需要转角都需要进行减速，至此会降低机床的工作效率，并且降低机床的性能。众所周知，进给速度指的是数控机床中夹持被测试工件的部分运转的速度，因此，要改善机床加工过程中刀头上的刀具在转角时减速的情况，应当检测该机床最大性能的进给速度。
现有的机床在获取最大的进给性能时，通常是通过相关的运算公式来获取，这种运算公式需要同时获取机床中相关部件的大量数据，且运算公式庞大，往往会存在运算复杂的情况。另外的，是通过长期积累的工作经验估算获得机床最快的进给速度，这种方式往往会存在估算不准确的情况，从而使获得的最快进给速度不真实的情况。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机床最大进给性能的检测方法，能够以较快的速度并且准确地获得机床最大的进给性能，同时使机床的刀具在工件转角的位置能够改善减速问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种机床最大进给性能的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：以加工模型作为加工参考，在机床中对多个相同的测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入相同的进给速度，然后输入不同的插补节点间距，通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤二：根据步骤一获取质量合格的测试工件中加工时间最短时对应的插补节点间距；
步骤三：同样以步骤一中的加工模型作为加工参考，在机床中对多个测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入步骤二中获取的插补节点间距，然后输入不同的进给速度，通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤四：根据步骤三获取质量合格的测试工件中加工时间最短时对应的进给速度；
步骤五：以步骤三获取的插补节点间距和步骤四获取的进给速度作为机床的最大的进给性能。
进一步得，在步骤一中，加工模型采用的结构如下：所述加工模型呈类方体状设置，所述加工模型的顶面开设有呈长条状的隔道，所述隔道沿长度方向延伸至与所述加工模型的相对两个侧面相连通设置，所述加工模型的顶面沿垂直于所述隔道长度方向的两侧分别设置有第一曲面和第二曲面，所述第一曲面和第二曲面均沿所述隔道长度方向等宽设置；
所述第一曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第一凸起部和至少两个凸峰，所述第一凸起部的外表面与水平面之间的夹角范围在15度至25度之间，所述凸峰的外表面与水平面之间的夹角范围在40度至60度之间，若干所述凸峰位于所述加工模型顶面沿所述隔道长度方向的一侧设置；
所述第二曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第二凸起部，所述第二凸起部的外表面与水平面之间的夹角范围在5度至20度之间。
进一步得，根据加工模型的第一曲面和第二曲面的结构，第一曲面的横截面对应第一样条曲线，第二曲面的横截面对应第二样条曲线，机床的操作系统根据第一样条曲线和第二样条曲线标定多个插补节点，插补节点间距对应同一样条曲线中相邻插补节点之间的间距，操作系统沿第一样条曲线和第二样条曲线的线条方向进行插补，从而获取插补路径，作为机床刀具的切削加工路径。
进一步得，将加工模型中的第一曲面和第二曲面分别独立开来作为加工参考，然后分别进行步骤一至步骤五的操作，从而获取与加工参考为第一曲面所对应的进给速度、以及与加工参考为第二曲面所对应的进给速度，经比较选取数值较小的进给速度、以及该进给速度对应的插补节点间距作为机床的最大进给性能。
进一步得，在步骤二和步骤五中，通过观测仪观察加工完成的测试工件的加工面的光洁程度时，观测仪每次均放置离测试工件加工面等距的位置，同时使观测仪的照射端朝向测试工件的加工面设置，通过观测仪的显示器显示测试工件加工面的光洁情况，从而判断测试工件质量是否质量合格。
本发明具有如下有益效果：
1. 以加工模型的成型工艺作为加工过程的参考标准，根据控制变量法原理，在获取最佳的插补节点间距时，在机床操作系统输入其他参数如进给速度不变的情况下，通过输入多个不同的插补节点间距的数值，然后利用机床对多个外形一致的测试工件以相同的加工路径进行加工，从而获得外形与加工模型一致的测试工件，在此过程中，利用计时器对每一次的加工时间进行记录。然后通过判断测试工件的外形质量是否合格，然后从而质量合格的测试工件中选取加工时间最短的插补节点间距。进一步的，同样根据控制变量法原理，在获取最佳的进给速度时，在机床操作系统每次输入相同的其他参数以及由上一步获取的最佳的插补节点间距，同时每次输入不同的进给速度，利用机床对多个外形一致的测试工件以相同的加工路径进行加工，进而获得外形与加工模型一致的测试工件，在此过程中，同样利用计时器对每一次的加工时间进行记录。然后通过判断测试工件的外形质量是否合格，从而在该加工过程中获得的质量合格的测试工件中选取相对应加工时间最快的进给速度。由此，获得的最佳的插补节点间距和最佳的进给速度即作为机床最大的进给性能。
2. 利用此方法获得机床最大的进给性能，是通过两组实际的机床加工操作，从质量合格的测试工件中选取时间最快的参数作为最佳的插补节点间距和进给速度参数，具有方便快捷，节约时间消耗的优点。相比于现有技术中通过相关算法运算获取机床最大进给性能参数的方式，能够有效避免运算复杂庞大的问题，具有方便快捷、节约时间消耗的优点；另外相比现有技术中通过工作经验估算的方式，具有相对准确，提高效率的优点。另外的，通过获得机床最大的进给性能，能够有效改善机床的刀具在工件转角的位置出现减速的情况。
附图说明
图1为本发明的机床最大进给性能的检测方法流程图。
图2为本发明的加工模型的结构示意图。
图3为本发明的第一样条曲线和第二样条曲线的插补路径建立模型图。
图中：1、加工模型；2、隔道；3、第一凸起部；4、第二凸起部；5、凸峰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本说明书中所引用的如“上”、“内”、“中”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参照图1至图3所示，加工模型，呈类方体状设置，加工模型的顶面开设有呈长条状的隔道，隔道沿长度方向延伸至与加工模型的相对两个侧面相连通设置，加工模型的顶面沿垂直于隔道长度方向的两侧分别设置有第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面均沿隔道长度方向等宽设置；
第一曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第一凸起部和至少两个凸峰，凸峰的外表面与水平面之间的夹角范围在40度至60度之间，若干凸峰位于加工模型顶面沿隔道长度方向的一侧设置；
在本实施例中，第一曲面上第一凸起部的数量为一个，凸峰的数量为三个，第一凸起部和三个凸峰均沿垂直于隔道长度方向延伸至与加工模型侧面和隔道相连通设置，三个凸峰均位于加工模型顶面沿隔道长度方向的一侧设置，相邻凸峰之间通过圆弧过渡设置，凸峰的外表面与水平面之间的夹角范围在40度至60度之间，第一凸起部的外表民与水平面之间的夹角范围在15到25度之间。具体的，第一曲面的第一凸起部和凸峰见多，高度起伏较为剧烈，因此刀具在加工成型第一曲面时，经常会遇到转角的情况，因此减速的频率较多，加工速度会下降，当机床正对该加工模型，进给速度越良好，则机床减速的情况越少。
第二曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第二凸起部，第二凸起部的外表面与水平面之间的夹角范围在5度至20度之间。
在本实施例中，第二曲面上的第二凸起部的数量为两个，两个第二凸起部沿隔道长度方向分列于加工模型的两侧，第二曲面的两个第二凸起部沿垂直于隔道长度方向延伸至与加工模型侧面和隔道相连通设置，第二曲面的两个第二凸起部之间通过平缓凹陷的形式过渡设置，且第二凸起部的外周面与水平面之间的夹角范围在5至20度之间。具体的，第二曲面的圆弧过渡较为平缓，由于机床的加工路径通常是不同走圆弧，而是将圆弧转化为连续的折线并趋近接近圆弧的形状，因此较为平缓的加工曲面，更能体现机床加工路径的精度，当精度较低时表面容易产生刀纹。
以上，通过在加工模型上设置第一曲面和第二曲面，且加工模型的第一曲面和第二曲面加工难度较大，因此以加工形成第一曲面和第二曲面来作为加工难度标准，利用控制变量法原理，通过改变一个参数数值，保持其他参数不变进行加工，从而通过产品的加工标准获取最佳的参数数值。
根据以上的加工模型的成型难度标准，进行以下方法步骤：一种机床最大进给性能的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：以加工模型作为加工参考，在机床中对多个相同的测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入相同的进给速度，然后输入不同的插补节点间距，从而生成对应的加工路径程序，以控制机床刀头上的刀具对测试工件进行切削加工，然后通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤二：从步骤一完成实际加工所获取的测试工件中，判断测试工件质量是否合格，如是，则获取质量合格的测试工件中对应加工时间最短所对应的插补节点间距；如否，则舍弃；
步骤三：同样以步骤一中的加工模型作为加工参考，在机床中对多个测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入步骤二中获取的插补节点间距，然后输入不同的进给速度，从而生成对应的加工路径程序，以控制机床刀头上的刀具对测试工件进行切削加工，然后通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤四：从步骤三完成实际加工所获取的测试工件中，判断测试工件质量是否合格，如是，则获取质量合格的测试工件中对应加工时间最短所对应的插补节点间距；如否，则舍弃；
步骤五：以步骤三获取的插补节点间距和步骤四获取的进给速度作为机床的最大的进给性能。
具体的，以加工模型的成型工艺作为加工过程的参考标准，根据控制变量法原理，在获取最佳的插补节点间距时，在机床操作系统输入其他参数如进给速度不变的情况下，通过输入多个不同的插补节点间距的数值，然后利用机床对多个外形一致的测试工件以相同的加工路径进行加工，从而获得外形与加工模型一致的测试工件，在此过程中，利用计时器对每一次的加工时间进行记录。然后通过判断测试工件的外形质量是否合格，然后从而质量合格的测试工件中选取加工时间最短的插补节点间距。进一步的，同样根据控制变量法原理，在获取最佳的进给速度时，在机床操作系统每次输入相同的其他参数以及由上一步获取的最佳的插补节点间距，同时每次输入不同的进给速度，利用机床对多个外形一致的测试工件以相同的加工路径进行加工，进而获得外形与加工模型一致的测试工件，在此过程中，同样利用计时器对每一次的加工时间进行记录。然后通过判断测试工件的外形质量是否合格，从而在该加工过程中获得的质量合格的测试工件中选取相对应加工时间最快的进给速度。由此，获得的最佳的插补节点间距和最佳的进给速度即作为机床最大的进给性能。
利用此方法获得机床最大的进给性能，是通过两组实际的机床加工操作，从质量合格的测试工件中选取时间最快的参数作为最佳的插补节点间距和进给速度参数，具有方便快捷，节约时间消耗的优点。相比于现有技术中通过相关算法运算获取机床最大进给性能参数的方式，能够有效避免运算复杂庞大的问题，具有方便快捷、节约时间消耗的优点；另外相比现有技术中通过工作经验估算的方式，具有相对准确，提高效率的优点。另外的，通过获得机床最大的进给性能，能够有效改善机床的刀具在工件转角的位置出现减速的情况。
进一步得，参照图1至图3所示，根据加工模型的第一曲面和第二曲面的结构，第一曲面的横截面对应第一样条曲线，第二曲面的横截面对应第二样条曲线，机床的操作系统根据第一样条曲线和第二样条曲线标定多个插补节点，插补节点间距对应同一样条曲线中相邻插补节点之间的间距，操作系统沿第一样条曲线和第二样条曲线的线条方向进行插补，从而获取插补路径，作为机床刀具的切削加工路径。
具体的，根据加工模型的结构情况，第一曲面对应的第一样条曲线是弯曲幅度相对比较剧烈的曲线，且对应的转角也会相对较小较急；而第二曲面对应的第二样条曲线是弯曲幅度相对比较平缓的曲线，且对应的转角会较大较缓。由于加工模型中的第一曲面和第二曲面均是沿加工模型的隔道长度方向等宽延伸的，第一曲面横截面对应的第一样条曲线根据标定的插补节点的数量，以及设定相邻插补节点之间的间距，从而获得相应的插补路径，同样的，第二曲面横截面对应的第二样条曲线也已同样的方式获得相应的插补路径，且第一曲面的插补路径和第二曲面的插补路径是相互独立的，将机床刀具的切削加工路径对应于加工模型的第一曲面和第二曲面的插补路径，因此机床刀具在对测试工件表面进去切削时，可以根据第一曲面和第二曲面的插补路径进行运动，使得机床刀具在运动过程中会沿插补路径方向呈曲线式运动，运动过程中会对应第一曲面的第一凸起部和凸峰、第二曲面的第二凸起部，且运动幅度会由于第一凸起部、第二凸起部和凸峰与水平面之间的夹角情况而产生对应的变化，从而使机床刀具在切削加工的过程中会经过多个不同类型情况的转角位置，由此方法获得的机床最大进给能够会更有针对性，同时获得的机床最大进给性能能够更佳的解决机床在转角位置出现减速的问题。
进一步得，将加工模型中的第一曲面和第二曲面分别独立开来作为加工参考，然后分别进行步骤一至步骤五的操作，从而获取与加工参考为第一曲面所对应的进给速度、以及与加工参考为第二曲面所对应的进给速度，经比较选取数值较小的进给速度、以及该进给速度对应的插补节点间距作为机床的最大进给性能。
具体的，由于加工模型中的第一曲面和第二曲面均是用来检测机床最大进给性能的加工参考曲面，当把第一曲面和第二曲面分别独立开来作为加工参考时，二者获得的对应时间最快的进给速度往往是不一致的，因此会选取数值较小的进给速度、以及该进给速度对应的插补节点间距作为机床最大的进给性能。原因在于：选取较大的进给速度时，当利用该进给速度根据加工模型整体作为参考对测试工件进行加工，往往会增大加工模型中第一曲面或第二曲面的加工质量不合格的概率，为了保证加工质量达标，选取数值较小的进给速度、以及该速度对应的插补节点间距作为机床最大的进给性能，能够增大机床加工质量合格达标的概率。
进一步得，在步骤二和步骤五中，通过观测仪观察加工完成的测试工件的加工面的光洁程度时，观测仪每次均放置离测试工件加工面等距的位置，同时使观测仪的照射端朝向测试工件的加工面设置，通过观测仪的显示器显示测试工件加工面的光洁情况，从而判断测试工件质量是否质量合格。
具体的，在比较测试工件的加工面的光洁度时，通过在多个测试工件的同一高度位置设置朝向一致的光源，以营造相同的工作环境，然后通过观测仪在同一高度位置对测试工件的加工面的表面粗糙度进行观测检测，从而输出对应的表面粗糙度数值，以便于进行记录比较，有利于提高工作精度。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种机床最大进给性能的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：以加工模型作为加工参考，在机床中对多个相同的测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入相同的进给速度，然后输入不同的插补节点间距，通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤二：根据步骤一获取质量合格的测试工件中加工时间最短时对应的插补节点间距；
步骤三：同样以步骤一中的加工模型作为加工参考，在机床中对多个测试工件逐次根据加工模型进行实际加工，每次加工时，在操作系统中输入步骤二中获取的插补节点间距，然后输入不同的进给速度，通过计时器获取每次加工所需的时间值，逐次进行记录；
步骤四：根据步骤三获取质量合格的测试工件中加工时间最短时对应的进给速度；
步骤五：以步骤三获取的插补节点间距和步骤四获取的进给速度作为机床的最大的进给性能。
2.根据权利要求1所述的一种机床最大进给性能的检测方法，其特征在于：在步骤一中，加工模型采用的结构如下：所述加工模型呈类方体状设置，所述加工模型的顶面开设有呈长条状的隔道，所述隔道沿长度方向延伸至与所述加工模型的相对两个侧面相连通设置，所述加工模型的顶面沿垂直于所述隔道沿长度方向的两侧分别设置有第一曲面和第二曲面，所述第一曲面和第二曲面均沿所述隔道沿长度方向等宽设置；
所述第一曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第一凸起部和至少两个凸峰，所述第一凸起部的外表面与水平面之间的夹角范围在15度至25度之间，所述凸峰的外表面与水平面之间的夹角范围在40度至60度之间，若干所述凸峰位于所述加工模型顶面沿所述隔道沿长度方向的一侧设置；
所述第二曲面远离加工模型的端面凸起有至少一个第二凸起部，所述第二凸起部的外表面与水平面之间的夹角范围在5度至20度之间。
3.根据权利要求2所述的一种机床最大进给性能的检测方法，其特征在于：根据加工模型的第一曲面和第二曲面的结构，第一曲面的横截面对应第一样条曲线，第二曲面的横截面对应第二样条曲线，机床的操作系统根据第一样条曲线和第二样条曲线标定多个插补节点，插补节点间距对应同一样条曲线中相邻插补节点之间的间距，操作系统沿第一样条曲线和第二样条曲线的线条方向进行插补，从而获取插补路径，作为机床刀具的切削加工路径。
4.根据权利要求2所述的一种机床最大进给性能的检测方法，其特征在于：将加工模型中的第一曲面和第二曲面分别独立开来作为加工参考，然后分别进行步骤一至步骤五的操作，从而获取与加工参考为第一曲面所对应的进给速度、以及与加工参考为第二曲面所对应的进给速度，经比较选取数值较小的进给速度、以及该进给速度对应的插补节点间距作为机床的最大进给性能。
5.根据权利要求1所述的一种机床最大进给性能的检测方法，其特征在于：在步骤二和步骤五中，通过观测仪观察加工完成的测试工件的加工面的光洁程度时，观测仪每次均放置离测试工件加工面等距的位置，同时使观测仪的照射端朝向测试工件的加工面设置，通过观测仪的显示器显示测试工件加工面的光洁情况，从而判断测试工件质量是否质量合格。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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