CN115338673B - 车轮踏面加工方法及镟轮机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种车轮踏面加工方法及镟轮机，将G代码的序列作为镟轮机的运动参考量，由于序列不是时间的函数，故在机床发生故障时，机床的规划器停止运作，使得的控制器的输入暂时停止，加工轨迹不再增加，从而达到减少误差的目的。此外，在发生故障时，也可以迅速找到错误的G代码序列，与轨迹建立直观的联系，不需要重新规划轨迹，减少加工时间，降低误差，提高加工效率。

Description

车轮踏面加工方法及镟轮机

技术领域

本申请涉及数控技术领域，尤其涉及一种车轮踏面加工方法及镟轮机。

背景技术

车轮作为机车车辆上与钢轨相接触的部分，承受车辆的全部载荷，因此最易磨损，需要频繁镟修或更换，但是传统镟轮机床是开环系统，输入是时间的函数，由于数控系统之间存在的数据延迟、丢包、乱序、连接中断等现象，一旦系统出现故障，容易导致机床的实际输出和理论输出出现偏差。

运动控制技术是工业控制器和制造装备领域的核心技术，运动控制系统是各种先进制造装备高效运行的关键环节，而控制器的设计是控制系统的核心，由于原始的输入只有与时间相关的状态信息，加工的轨迹过于自由。因此，如何减少加工误差，成为需要解决的问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

本申请提供一种车轮踏面加工方法及镟轮机，用以解决现有技术存在的问题。

第一方面，本申请提供一种车轮踏面加工方法，应用于镟轮机，所述镟轮机包括机床、规划器以及控制器，所述方法包括：

S1、获取车轮踏面的几何参数；

S2、根据所述几何参数确定加工信息；

S3、将所述加工信息输入所述规划器，以使得所述规划器根据所述加工信息确定规划信息；

S4、所述规划器将所述规划信息输入至所述控制器，以使得所述控制器根据所述规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。

在一些实施例中，所述几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项；

S2，包括：

根据所述车轮的曲率、所述夹角、所述长度中的至少一项，确定加工代码，所述加工代码包含序列信息、轨迹长度信息以及速度信息，所述加工信息包括所述序列信息、所述轨迹长度信息以及所述速度信息。

在一些实施例中，所述序列信息包括数控程序中所使用的序列。

在一些实施例中，还包括：

在所述机床进行车轮踏面加工的过程中，所述机床实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至所述规划器，以使得所述规划器根据所述当前加工状态信息以及所述当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至所述控制器。

在一些实施例中，所述规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息。

第二方面，本申请提供一种镟轮机，其特征在于，包括：机床、规划器以及控制器；

所述规划器用于获取加工信息，根据所述加工信息确定规划信息，并将所述规划信息输入至所述控制器，其中，所述加工信息为根据车轮踏面的几何参数确定得到；

所述控制器用于根据所述规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。

在一些实施例中，所述几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项。

在一些实施例中，所述机床包括数控机床。

在一些实施例中，所述机床还用于在进行车轮踏面加工的过程中，实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至所述规划器；

所述规划器还用于根据所述当前加工状态信息以及所述当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至所述控制器；

所述控制器还用于根据所述优化后的规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。

在一些实施例中，所述规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息。

本申请提供的车轮踏面加工方法及镟轮机，通过将G代码的序列作为镟轮机的运动参考量，由于序列不是时间的函数，故在机床发生故障时，机床的规划器停止运作，使得的控制器的输入暂时停止，加工轨迹不再增加，从而达到减少误差的目的。此外，在发生故障时，也可以迅速找到错误的G代码序列，与轨迹建立直观的联系，不需要重新规划轨迹，减少加工时间，降低误差，提高加工效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本申请实施例提供的车轮踏面加工方法的示意图

图2为本申请实施例提供的镟轮机的示意图；

图3为本申请实施例提供的镟轮机的工作原理示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

车轮作为机车车辆上与钢轨相接触的部分，承受车辆的全部载荷，因此最易磨损，需要频繁镟修或更换，但是传统镟轮机床是开环系统，输入是时间的函数，由于数控系统之间存在的数据延迟、丢包、乱序、连接中断等现象，一旦系统出现故障，容易导致机床的实际输出和理论输出出现偏差。

运动控制技术是工业控制器和制造装备领域的核心技术，运动控制系统是各种先进制造装备高效运行的关键环节，而控制器的设计是控制系统的核心，由于原始的输入只有与时间相关的状态信息，加工的轨迹过于自由。因此，如何减少加工误差，成为需要解决的问题。

具体的，传统的镟轮机床基于开环数控系统，在镟轮机发生故障时，由于参考量是时间，规划器为基于时间的离线规划，因此在发生故障时，规划器仍然在运作，使得机床加工轨迹出现极大偏差且难以预测，甚至导致镟轮机或者刀具的损坏。

为解决上述问题，本申请设计了一种基于实时序列控制的镟轮机床，与现有技术的区别在于，本申请中的镟轮机以数控程序的实时序列为输入量，对加工轨迹进行控制，达到减少加工误差的目的。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

在一些实施例中，提供一种车轮踏面加工方法，应用于镟轮机，镟轮机包括机床、规划器以及控制器，该镟轮机可以用于对车轮踏面进行加工，例如，对火车的车轮踏面进行加工等。

图1为本申请实施例提供的车轮踏面加工方法的示意图，如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

S1、获取车轮踏面的几何参数；

本实施例中，镟轮机的加工对象例如可以是火车车轮的轮毂踏面，因此，首选需要对所需加工的车轮踏面进行几何参数进行测量，以保证该车轮踏面的几何特征在镟轮机的加工范围之内。

可以理解，获取车辆踏面的几何参数的步骤，可以通过人工测量的方式实现，也可以通过测量仪器自动进行测量，本实施例对此不做限定。

S2、根据几何参数确定加工信息；

在获取了车轮踏面的几何参数之后，可以通过现有的相关软件来确定对应的加工信息。

例如，可以借助CAM软件将几何参数和加工参数进行整合，从而设计出最合理的加工路径，编写数控程序并编译。

又例如，在获取了车轮踏面的几何参数后，通过CAD软件绘制二维模型图，并将二维模型图导入codesys软件中，从而生成数控程序和刀具轨迹。

S3、将加工信息输入规划器，以使得规划器根据加工信息确定规划信息；

在确定加工信息后，进一步将加工信息输入到镟轮机的规划器，使得规划器可以根据加工信息确定规划信息。

可选的，规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息，也就是说，规划器既可以用于进行加工速度的规划，也可以进行加工路径的规划，还可以是进行加工速度以及加工路径的规划，具体可以根据实际情况进行选择。

S4、规划器将规划信息输入至控制器，以使得控制器根据规划信息控制机床进行车轮踏面加工。

规划器在确定规划信息后，将规划信息输入至控制器，控制器再根据规划信息中的速度规划信息和/或路径规划信息控制机床进行车轮踏面的加工处理。

可选的，几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项；

S2，包括：根据车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项，确定加工代码，加工代码包含序列信息、轨迹长度信息以及速度信息，加工信息包括序列信息、轨迹长度信息以及速度信息。

本实施例中，加工信息具体可以是包含序列信息、轨迹长度信息以及速度信息的加工代码。

可选的，序列信息包括数控程序中所使用的序列，例如G代码的序列。

具体的，G代码(G-code，又称RS-274)，是最为广泛使用的数控(NumericalControl)编程语言，有多个版本，主要在计算机辅助制造中用于控制自动机床。G代码有时候也称为G编程语言。G代码是数控程序中的指令。一般都称为G指令。使用G代码可以实现快速定位、逆圆插补、顺圆插补、中间点圆弧插补、半径编程、跳转加工。

本实施例中，镟轮机的控制器可以使用数控程序的序列(例如G代码序列)作为参考量，通过该实时序列对机床的加工轨迹和加工速度进行相应的控制，

可选的，由于G代码包含多类信息，例如位移、速度、轨迹、曲率等，因此，可以首先对输入镟轮机的程序序列进行预处理，以过滤掉加工过程中不需要的信息，仅保留序列、轨迹长度、速度等信息。

可选的，在完成预处理后，可以将程序中的加工参数(序列、轨迹长度、速度)变为镟轮机的输入量，对于每一段数控程序都基本包含了这一段的插补速度、起始点和终点的坐标。此外，可以对不同的序列进行编号，例如定义序列的编号为i，以及定义镟轮机的输入量为i(l(t))。

本申请设计了一种基于数控代码实时序列的镟轮机，将G代码的序列作为镟轮机的运动参考量，由于序列不是时间的函数，故在机床发生故障时，机床的规划器停止运作，使得的控制器的输入暂时停止，加工轨迹不再增加，从而达到减少误差的目的。此外，在发生故障时，也可以迅速找到错误的G代码序列，与轨迹建立直观的联系，不需要重新规划轨迹，减少加工时间，降低误差，提高加工效率。

在一些实施例中，加工方法还包括：在机床进行车轮踏面加工的过程中，机床实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至规划器，以使得规划器根据当前加工状态信息以及当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至控制器。

具体的，在加工开始后，机床不断地将当前加工状态信息和当前所采用的序列信息反馈至镟轮机的规划器，从而，规划器可以根据反馈信息，结合之前确定的规划信息，进行规划信息的优化处理，也就是说，机床的反馈信息和之前确定的规划信息(比如初始确定的规划信息，或者，经过一次优化后的规划信息)形成新的反馈控制律(Control Law)，来对机床的加工过程进行控制，该控制律可以在机床发生故障导致机床加工轨迹出现偏差时自动进行轨迹调整。

在一些实施例中，提供一种镟轮机，图2为本申请实施例提供的镟轮机的示意图，图3为本申请实施例提供的镟轮机的工作原理示意图，如图2以及图3所示，镟轮机包括：机床10、规划器20以及控制器30；

其中，规划器用于获取加工信息，根据加工信息确定规划信息，并将规划信息输入至控制器，其中，加工信息为根据车轮踏面的几何参数确定得到；

控制器用于根据规划信息控制机床进行车轮踏面加工。

可选的，几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项。

可选的，机床包括数控机床；序列信息包括数控程序中所使用的序列。

可选的，机床还用于在进行车轮踏面加工的过程中，实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至规划器；

规划器还用于根据当前加工状态信息以及当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至控制器；

控制器还用于根据优化后的规划信息控制机床进行车轮踏面加工。

可选的，规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息。

关于镟轮机中各结构的具体限定，可以参考上述实施例中关于车轮踏面加工方法的限定，在此不再赘述。

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流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (6)

1.一种车轮踏面加工方法，应用于镟轮机，所述镟轮机包括机床、规划器以及控制器，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取车轮踏面的几何参数，所述几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项；

S2、根据所述几何参数确定加工信息，对所述加工信息进行预处理，过滤加工过程中不需要的信息，保留序列信息、轨迹长度信息以及速度信息，包括：

根据所述车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项，确定加工代码，所述加工代码包含序列信息、轨迹长度信息以及速度信息，所述加工信息包括所述序列信息、所述轨迹长度信息以及所述速度信息；

S3、将所述加工信息输入所述规划器，以使得所述规划器根据所述加工信息确定规划信息，所述规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息；

S4、所述规划器将所述规划信息输入至所述控制器，以使得所述控制器根据所述规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述序列信息包括数控程序中所使用的序列。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述机床进行车轮踏面加工的过程中，所述机床实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至所述规划器，以使得所述规划器根据所述当前加工状态信息以及所述当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至所述控制器。

4.一种应用如权利要求1所述的车轮踏面加工方法的镟轮机，其特征在于，包括：机床、规划器以及控制器；

所述规划器用于获取加工信息，所述加工信息经过预处理过滤加工过程中不需要的信息，根据所述加工信息确定规划信息，所述规划信息包括速度规划信息和/或路径规划信息，并将所述规划信息输入至所述控制器，其中，所述加工信息为根据车轮踏面的几何参数确定得到，所述几何参数包括车轮的曲率、夹角、长度中的至少一项；

所述控制器用于根据所述规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。

5.根据权利要求4所述的镟轮机，其特征在于，所述机床包括数控机床。

6.根据权利要求4或5所述的镟轮机，其特征在于，所述机床还用于在进行车轮踏面加工的过程中，实时将当前加工状态信息以及当前序列信息反馈至所述规划器；

所述规划器还用于根据所述当前加工状态信息以及所述当前序列信息进行规划信息优化处理，并将优化后的规划信息输入至所述控制器；

所述控制器还用于根据所述优化后的规划信息控制所述机床进行车轮踏面加工。