CN112975748A - 抛光布轮的磨损检测及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及打磨抛光技术领域，具体公开了一种抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：包括以下步骤通过检测驱动抛光布轮主轴电机的电流，并以检测出的电流与预设的基准电流进行比较，得出比较值，根据得出的比较值确定当前抛光布轮是否磨损；根据磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1比对的差值得出空间上各个方向的补偿量,同时通过数控抛光设备相应的改变抛光布轮线速度，以实现位置及线速度补偿。本发明的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，不会受到轴的尺寸影响和限制；同时也不需要额外的传感器，不会受到抛光粉尘以及布轮形状大小的影响，能够大大提高设备的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及打磨抛光技术领域，具体的说，是一种抛光布轮的磨损检测及补偿方法。
背景技术
抛光工艺中，抛光布轮一般由多层涤纶布或棉布等层叠缝合而成，具有非常高的柔软性，在抛光加工过程中抛光布轮及抛光膏与待加工工件表面高速摩擦从而实现降低工件表面粗糙度，获得光亮平整的表面。同时抛光布轮在高速摩擦中自身损耗会导致抛光布轮的直径变化。为了保证加工产品质量的一致性，必然需要根据抛光布轮的磨损情况时刻调整工件与抛光布轮的相对位置。
现有技术文献公开了一种“抛光轮补偿机构及其补偿方法(CN 104924213A)”，其方案中包括了抛光轮补偿机构、位移检测系统和力传感器等设置，将抛光轮移动至抛光点，可以实时自动快速补偿，免人工调速，提高抛光的工作的效率，保证抛光的质量，并可将抛光轮补偿至任意位置，适用范围广、实用性高。
但是该方式依然存在不足，而且并不能很好的满足在不同布轮的情况下达到一致的加工效果，尤其是在抛光过程中会产生大量的粉尘，传统的力传感器检测的方式不太适合这种工作环境。所以需要一种能准确检测出布轮的磨损情况，以及根据该数据计算出抛光布轮直径的变化，并将变化量补偿到加工程序中，实现不同布轮情况下达到一致的加工效果。
发明内容
为了克服现有技术的以上缺陷和不足，本发明的目的是提供一种可靠性高，且不需要额外的传感器，不会受到抛光粉尘以及布轮形状大小的影响，能够很好实现不同布轮情况下达到一致的加工效果的抛光布轮的磨损检测及补偿方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
抛光布轮的磨损检测及补偿方法，包括以下步骤：
S1.通过检测驱动抛光布轮主轴电机的电流，并以检测出的电流与预设的基准电流进行比较，得出比较值，根据得出的比较值确定当前抛光布轮是否磨损；
S2.根据磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1比对的差值得出空间上各个方向的补偿量,同时通过数控抛光设备相应的改变抛光布轮线速度，以实现位置及线速度补偿。
步骤S1中，抛光布轮在磨损之前，首先确定当前抛光布轮主轴电机的电流，并以此时当前抛光布轮主轴电机的电流作为基准电流I0，基准电流I0的值数值通过连接在抛光主轴电机的变频器中读出，以作为基准电流I0的预设值。
步骤S1中，抛光布轮主轴电机为三相异步变频电机，并通过变频器驱动，输出转矩跟一次回路的电流成正比。
当抛光布轮磨损时，其与工件的摩檫力必然会减小，从而反应到主轴电机的电流也正比的随着减小，在抛光过程中监控主轴电机的电流就可以监控当前布轮的磨损情况。
通过读取连接抛光布轮主轴电机的变频器电流，和上述的基准电流做比较，由于抛光过程的影响因素很多，且受到外界因素影响，电流值必然波动，当波动峰值不超过一定范围时(其范围大小可以根据实际情况设定，优选值为±10％)，此时，抛光布轮不必进行调节。
骤S1中，将经过运转工作后的抛光布轮主轴电机的当前电流与设定预设值的基准电流I0进行比较，考虑到工作时电流的波动情况，当设定预设值的基准电流I0与抛光布轮主轴电机当前电流比较值的波动峰值没有超过±10％时，即确定当前抛光布轮未达到磨损，抛光布轮不必进行调节，当基准电流I0与抛光布轮主轴电机的当前电流比较值的波动峰值超过±10％时，即确定当前抛光布轮已磨损。
步骤S1中，当基准电流与当前电流比较值的波动峰值没有超过±10％时，即确定当前抛光布轮未达到磨损，抛光布轮不必进行调节，当基准电流与当前电流比较值的波动峰值超过±10％时，即确定当前抛光布轮已磨损。
步骤S2中，数控抛光设备为包括有抛光布轮移动部分和工件移动部分的3至6轴的抛光设备，抛光布轮移动包括一个移动Z轴和一个旋转A轴，工件移动部分包括X轴移动轴和Y轴移动轴以及旋转B轴和旋转C轴；所述的数控抛光设备通过CNC控制，按照编程轨迹运动。
步骤S2中，将抛光布轮的表面划分为N个扇区，即相邻扇区之间的夹角值a为360°/N；划分好的扇区以1-N的方式依次进行扇区编号，得到各扇区在圆周上的角度值。
作为一种优选的实施例，将抛光布轮的表面划分为36个扇区，即相邻扇区之间的夹角值a为360/36＝10°；划分好的扇区以1-36的方式依次进行扇区编号，得到各扇区在圆周上的角度值为36*10°。
步骤S2中，所述数控抛光设备的旋转A轴当前的转角为θ，X轴、Y轴以及Z轴的补偿量△X、△Y和△Z的补偿公式为：
△X＝△r*sin(N*相邻扇区之间的夹角值a)*COS(θ+90)；
△Y＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)；
△Z＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)*sin(θ+90)；其中，△r为补偿半径步长，补偿半径步长值为0.8mm-1.5mm；
然后将上述△X、△Y和△Z的补偿公式加入到CNC中，同时把每个点所在的扇区编号加入在该点的G代码中。
作为一种优选的实施例，步骤S2中，所述数控抛光设备的旋转A轴当前的转角为θ，X轴、Y轴以及Z轴的补偿量△X、△Y和△Z的补偿公式为：
△X＝△r*sin(N*10)*COS(θ+90)；
△Y＝△r*cos(N*10)；
△Z＝△r*cos(N*10)*sin(θ+90)；其中，△r为补偿半径步长值为1mm；
然后将所述的△X、△Y和△Z的补偿公式加入到CNC中，同时把每个点所在的扇区编号加入在该点的G代码中。
作为一种优选的实施例，步骤S2中，所述抛光布轮线速度补偿的公式为：
其中，
V1为补偿后抛光布轮的转速；
V0为补偿前抛光布轮的转速。
本发明的有益效果是：本发明的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，不会受到轴的尺寸影响和限制；同时也不需要额外的传感器，不会受到抛光粉尘以及布轮形状大小的影响，能够大大提高设备的可靠性。
附图说明
图1是本发明抛光布轮的扇区分布示意图；
图2是本发明抛光布轮的圆周面的姿态示意图一；
图3是本发明抛光布轮的圆周面的姿态示意图二；
图4是本发明补偿公式加入到CNC的G代码中的界面示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图与实施例，对本发明作进一步的阐述。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-4所示的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，包括以下步骤：
S1.通过检测驱动抛光布轮主轴电机的电流，并以检测出的电流与预设的基准电流进行比较，得出比较值，根据得出的比较值确定当前抛光布轮是否磨损以及得出当前抛光布轮的直径变换情况；
S2.根据磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1比对的差值得出空间上各个方向的补偿量,同时通过数控抛光设备相应的改变抛光布轮线速度，以实现位置及线速度补偿。
步骤S1中，抛光布轮在磨损之前，首先确定当前抛光布轮主轴电机的电流，并以此时当前抛光布轮主轴电机的电流作为基准电流I0，基准电流I0的值数值通过连接在抛光主轴电机的变频器中读出，以作为基准电流I0的预设值。
作为一种实施例，加工过程中，抛光布轮与工件高速摩擦产生切向摩檫力μN(N为工件对抛光轮施加的反作用力；μ为工件与抛光布轮之间的摩擦系数)。这个切向力将会对抛光轮转轴产生负载转矩，负载转矩由电机转矩克服保持平衡。
在步骤S1中，抛光布轮主轴电机为三相异步变频电机，并通过变频器驱动，输出转矩跟一次回路的电流成正比。
当抛光布轮磨损时，其与工件的摩檫力必然会减小，从而反应到主轴电机的电流也正比的随着减小，在抛光过程中监控主轴电机的电流就可以监控当前布轮的磨损情况。
通过读取连接抛光布轮主轴电机的变频器电流，和上述的基准电流做比较，由于抛光过程的影响因素很多，且受到外界因素影响，电流值必然波动，当波动峰值不超过一定范围时(其范围大小可以根据实际情况设定，优选值为±10％)，此时，抛光布轮不必进行调节。
步骤S1中，将经过运转工作后的抛光布轮主轴电机的当前电流与设定预设值的基准电流I0进行比较，考虑到工作时电流的波动情况，当设定预设值的基准电流I0与抛光布轮主轴电机当前电流比较值的波动峰值没有超过±10％时，即确定当前抛光布轮未达到磨损，抛光布轮不必进行调节，当基准电流I0与抛光布轮主轴电机的当前电流比较值的波动峰值超过±10％时，即确定当前抛光布轮已磨损。
在步骤S2中，数控抛光设备为包括有抛光布轮移动部分和工件移动部分的3至6轴的抛光设备，抛光布轮移动包括一个移动Z轴和一个旋转A轴，工件移动部分包括X轴移动轴和Y轴移动轴以及旋转B轴和旋转C轴；数控抛光设备通过CNC控制，按照编程轨迹运动。
抛光布轮均为圆盘形，在抛光时候圆盘上每个位置均能作为与工件的接触位置，此时把抛光布轮划分为N个扇区，同时A轴的运动会改变抛光布轮圆周面的姿态.
如图3所示,A轴当前的转角为θ。故由图2和图3可得到X轴移动轴、Y轴移动轴以及移动Z轴的补偿量，作为该方面的具体实施例：
在步骤S2中，将抛光布轮的表面划分为N个扇区，即相邻扇区之间的夹角值a为360°/N；划分好的扇区以1-N的方式依次进行扇区编号，得到各扇区在圆周上的角度值。
作为得到磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1在空间上各个方向的补偿量一种实施例：
将抛光布轮的表面划分为36个扇区，即相邻扇区之间的夹角值a为360/36＝10°；划分好的扇区以1-36的方式依次进行扇区编号，得到各扇区在圆周上的角度值为36*10°。
在步骤S2中，所述数控抛光设备的旋转A轴当前的转角为θ，X轴、Y轴以及Z轴的补偿量△X、△Y和△Z的补偿公式为：
△X＝△r*sin(N*相邻扇区之间的夹角值a)*COS(θ+90)；
△Y＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)；
△Z＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)*sin(θ+90)；其中，△r为补偿半径步长，补偿半径步长值为0.8mm-1.5mm；
然后将上述△X、△Y和△Z的补偿公式加入到CNC中，同时把每个点所在的扇区编号加入在该点的G代码中，即可计算出X轴、Y轴以及Z轴的补偿增量。
作为得到磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1空间上各个方向的补偿量的一种优选的实施例：
在步骤S2中，所述数控抛光设备的旋转A轴当前的转角为θ，X轴、Y轴以及Z轴的补偿量△X、△Y和△Z的补偿公式为：
△X＝△r*sin(N*10)*COS(θ+90)；
△Y＝△r*cos(N*10)；
△Z＝△r*cos(N*10)*sin(θ+90)；其中，△r为补偿半径步长值为1mm；
然后将所述的△X、△Y和△Z的补偿公式加入到CNC中，同时把每个点所在的扇区编号加入在该点的G代码中，即可计算出X轴、Y轴以及Z轴的补偿增量。
作为一种优选的实施例，步骤S2中，所述抛光布轮线速度补偿的公式为：
其中，
V1为补偿后抛光布轮的转速；
V0为补偿前抛光布轮的转速；
Φ0为磨损前抛光布轮的直径；
Φ1为磨损后抛光布轮的直径。
如附图中2中所示：
R0：磨损前抛光布轮直径值；R1：磨损后抛光布轮直径值；
△r：补偿半径步长值；θ：A轴当前转角。
在以上关于抛光布轮的直径补偿量的实施例中，主要利用了摩擦力和扭矩的关系、以及通过将补偿半径步长值作为与有预设值的基准电流I0和当前电流比较值的波动峰值形成的比例关系来确定直径是否需要补充，当基准电流I0与当前电流比较值的波动峰值超过±10％时，即确定当前抛光布轮已磨损，直径也相应的按照比例关系发生磨损变小的变化，反之则确定当前抛光布轮未磨损，此时，抛光布轮不必进行调节。
本发明的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，不会受到轴的尺寸影响和限制；同时也不需要额外的传感器，不会受到抛光粉尘以及布轮形状大小的影响，能够大大提高设备的可靠性。
所采用监测抛光布轮主电机变频器的电流，依靠电流与被检测因素之间的关系，间接测量抛光过程中抛光布轮的大小；并算出各个轴的补偿距离。与现有技术相比，能够广泛应用在各种抛光和打磨作业任务上，包括机器人的抛光，不论是单一平面的补偿还是空间上的补偿，都能通过本发明的方法解决，产生良好的实际意义，社会经济效益显著。
上述仅仅是用于解释说明的优选的实施例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.通过检测驱动抛光布轮主轴电机的电流，并以检测出的电流与预设的基准电流进行比较，得出比较值，根据得出的比较值确定当前抛光布轮是否磨损；
S2.根据磨损前抛光布轮的直径Φ0与磨损后抛光布轮的直径Φ1比对的差值得出空间上各个方向的补偿量,同时通过数控抛光设备相应的改变抛光布轮线速度，以实现位置及线速度补偿。
2.根据权利要求1所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S1中，抛光布轮在磨损之前，首先确定当前抛光布轮主轴电机的电流，并以此时当前抛光布轮主轴电机的电流作为基准电流I0，基准电流I0的值数值通过连接在抛光主轴电机的变频器中读出，以作为基准电流I0的预设值。
3.根据权利要求1所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S1中，抛光布轮主轴电机为三相异步变频电机，并通过变频器驱动，输出转矩跟一次回路的电流成正比。
4.根据权利要求3所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S1中，将经过运转工作后的抛光布轮主轴电机的当前电流与设定预设值的基准电流I0进行比较，当设定预设值的基准电流I0与抛光布轮主轴电机当前电流比较值的波动峰值没有超过±10％时，即确定当前抛光布轮未达到磨损，抛光布轮不必进行调节，当基准电流I0与抛光布轮主轴电机的当前电流比较值的波动峰值超过±10％时，即确定当前抛光布轮已磨损。
5.根据权利要求1所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S2中，数控抛光设备为包括有抛光布轮移动部分和工件移动部分的3至6轴的抛光设备。
6.根据权利要求5所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S2中，数控抛光设备的抛光布轮移动包括一个移动Z轴和一个旋转A轴，工件移动部分包括X轴移动轴和Y轴移动轴以及旋转B轴和旋转C轴；所述的数控抛光设备通过CNC控制，按照编程轨迹运动。
7.根据权利要求6所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S2中，将抛光布轮的表面划分为N个扇区，即相邻扇区之间的夹角值a为360°/N；划分好的扇区以1-N的方式依次进行扇区编号，得到各扇区在圆周上的角度值。
8.根据权利要求7所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S2中，所述数控抛光设备的旋转A轴当前的转角为θ，X轴、Y轴以及Z轴的补偿量△X、△Y和△Z的补偿公式为：
△X＝△r*sin(N*相邻扇区之间的夹角值a)*COS(θ+90)；
△Y＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)；
△Z＝△r*cos(N*相邻扇区之间的夹角值a)*sin(θ+90)；其中，△r为补偿半径步长；
然后将上述△X、△Y和△Z的补偿公式加入到CNC中，同时把每个点所在的扇区编号加入在该点的G代码中。
9.根据权利要求8所述的抛光布轮的磨损检测及补偿方法，其特征在于：步骤S2中，所述抛光布轮线速度补偿的公式为：
其中,
V1为补偿后抛光布轮的转速；
V0为补偿前抛光布轮的转速。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210618 |