一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法及系统，属于数控技术领域；其中速度规划方法包括：S11、当数控凸轮轴磨床的C轴状态发生变化时，基于二维样条速度曲线进行插补计算，得到C轴当前位置所对应的速度，从而得到当前周期的C轴插补增量；S12、基于当前周期的C轴插补增量实时控制C轴运动；其中，二维样条速度曲线为对输入的C轴速度表中的离散数据点进行样条曲线拟合后的曲线；本发明专利技术拟合得到的二维样条速度曲线具有较好的连续性，以样条速度曲线为依据进行实时速度规划和插补运算时，可以使主动轴在运行过程中速度、加速度平稳变化，主动轴不会产生冲击，从而大大提高了加工精度和加工效率。高了加工精度和加工效率。高了加工精度和加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法及系统


[0001]本专利技术属于数控
，更具体地，涉及一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法及系统。

技术介绍

[0002]凸轮磨削属于非圆磨削，其加工方式与普通外圆磨削具有较大区别。现在主流的凸轮磨削加工方式是利用X
‑
C轴的关联运动实现凸轮轮廓的加工成型，即砂轮架移动(X轴)和装有工件的旋转主轴(C轴)这两个轴联动配合运动完成加工过程，这种数控磨削的方式加工出来的凸轮轮廓精度很高，且机床结构并不复杂。
[0003]目前的数控凸轮轴磨床中，一般有两种不同的方式实现X
‑
C轴的关联运动，一种是以凸轮轴轮廓线为依据编写数控NC代码程序，采用小线段、圆弧或其他曲线插补的方式实现两轴联动，通常情况下C轴按1
°
来划分，每一度对应一个X轴坐标值，一周360
°
，也就会有360组联动坐标；另一种是利用X
‑
C轴跟随控制技术，以C轴为主动轴，在C轴转动时控制跟随轴X轴的进给。
[0004]如果采用前一种方法来进行磨削加工，在控制X
‑
C轴联动时的加工轨迹时，可采用圆弧、摆线、渐开线、NURBS曲线插补等方式来逼近凸轮轮廓。但是这种复杂曲线的插补算法导致运算比较复杂，而且需要数控系统支持样条插补或其他曲线插补。因此目前都是采用G01指令，即小线段插补的方式来逼近凸轮的轮廓曲线，并且在C轴各个位置段通过调整F值的方式来改变进给速度以实现恒线速加工。由于F值是指合成进给速度，这种调整合成速度的方法，并不能对分轴C轴的速度精确控制，从而不能准确实现恒线速磨削加工。小线段在逼近插补轨迹时，存在较大误差，不同行NC程序之间进给速度变化比较频繁，因此对数控系统在此种情况下的响应性能有较高要求，而且NC代码程序比较冗长、复杂，不易于用户阅读和维护。
[0005]为了解决上述问题，让凸轮轴磨削时的NC代码更加灵活，X
‑
C轴跟随控制技术在凸轮轴数控磨削中应用越来越广泛。X
‑
C轴跟随控制技术需要根据已知的升程表数据和砂轮直径等参数生成磨削时砂轮中心的位移量X与凸轮工件的转角之间的跟随位移表(X,C)以及控制C轴转速的速度表(C,V)。数控系统加工控制时，C轴(主动轴)带动工件按照速度表子程序执行旋转运动，X轴(跟随轴)根据跟随位移表子程序进行随动跟踪。但是速度表子程序中只给出了一些离散的关键数据，如何根据这些离散的数据计算C轴每周期的插补增量，成为主动轴速度规划的关键，也是影响加工效率和加工精度的重要因素。目前数控系统大多采取线性插值的方法进行数据密化，将速度表子程序中的位置
‑
速度数据点用直线连接，但是这样形成的主动轴速度曲线并不具有连续性，主动轴在加工过程中会存在冲击，最终导致加工精度的下降，加工精度较低。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种数控凸轮磨削加工的速
度规划控制方法及系统，用以解决现有技术加工精度较低的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，包括以下步骤：
[0008]S11、当数控凸轮轴磨床的C轴状态发生变化时，基于二维样条速度曲线进行插补计算，得到C轴当前位置所对应的速度，从而得到当前周期的C轴插补增量；
[0009]S12、基于当前周期的C轴插补增量实时控制C轴运动；
[0010]其中，二维样条速度曲线为对输入的C轴速度表中的离散数据点进行样条曲线拟合后的曲线；其中，C轴速度表包括：数控凸轮轴磨床C轴不同位置D
c
及不同位置处的速度V
c
所构成的离散数据点(D
c
,V
c
)。
[0011]进一步优选地，二维样条速度曲线为对输入的C轴速度表中的离散数据点进行三次均匀B样条曲线拟合后的曲线。
[0012]第二方面，一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制系统，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行本专利技术第一方面所提供的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法。
[0013]第三方面，本专利技术提供了一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，包括：
[0014]S21、开始阶段：将数控凸轮轴磨床的C轴从当前速度降至零速，进入升速阶段；
[0015]S22、升速阶段：将C轴从当前速度升至当前工序的C轴速度表中的第一个数据点的速度；待升速的运行周期数达到第一预设周期数后，进入C轴速度表执行阶段；其中，C轴速度表包括：数控凸轮轴磨床C轴不同位置D
c
及不同位置处的速度V
c
所构成的离散数据点(D
c
,V
c
)；
[0016]S23、C轴速度表执行阶段：对当前工序的C轴速度表，执行本专利技术第一方面提供的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法；在当前工序的C轴速度表执行完毕后，将当前工序切换到下一工序，将当前工序的C轴速度表更新为下一工序的C轴速度表，并判断当前工序的C轴速度表中的第一个数据点的速度是否大于当前C轴速度，若是，则转至步骤S22；否则，转至步骤S24；
[0017]S24、降速阶段：将C轴从当前速度降至当前工序的C轴速度表中的第一个数据点的速度；待降速的运行周期数达到第二预设周期数后，转至步骤S23，进入C轴速度表执行阶段；
[0018]其中，当最后一个工序的C轴速度表执行完毕或者数控凸轮轴磨床的数控系统运行到C轴速度表执行结束的指令程序行时，将C轴从当前速度降速到零速，操作结束。
[0019]进一步优选地，在C轴速度表执行阶段中，若用户旋转进给倍率旋钮，则转至进给修调阶段，对C轴进行进给修调；C轴进给修调完毕后，重新回到C轴速度表执行阶段。
[0020]第四方面，一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制系统，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行本专利技术第三方面所提供的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法。
[0021]第五方面，本专利技术提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现本专利技术第一方面所提供的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法和/或本专利技术第三方面所提供的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法。
[0022]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0023]1、本专利技术提供了一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，在数控系统中对C轴速度表进行拟合处理，将C轴速度表中的离散位置
‑
速度数据拟合成光滑连续的二维样条速度曲线，具有较好的连续性，以样条速度曲线为依据进行实时速度规划和插补运算时，可以使主动轴在运行过程中速度、加速度平稳变化，主动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S11、当数控凸轮轴磨床的C轴状态发生变化时，基于二维样条速度曲线进行插补计算，得到C轴当前位置所对应的速度，从而得到当前周期的C轴插补增量；S12、基于所述当前周期的C轴插补增量实时控制C轴运动；其中，所述二维样条速度曲线为对输入的C轴速度表中的离散数据点进行样条曲线拟合后的曲线；所述C轴速度表包括：数控凸轮轴磨床C轴不同位置D
c
及不同位置处的速度V
c
所构成的离散数据点(D
c
,V
c
)。2.根据权利要求1所述的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，其特征在于，所述二维样条速度曲线为对输入的C轴速度表中的离散数据点进行三次均匀B样条曲线拟合后的曲线。3.一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制系统，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行权利要求1或2所述的数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法。4.一种数控凸轮磨削加工的速度规划控制方法，其特征在于，包括：S21、开始阶段：将数控凸轮轴磨床的C轴从当前速度降至零速，进入升速阶段；S22、升速阶段：将C轴从当前速度升至当前工序的C轴速度表中的第一个数据点的速度；待升速的运行周期数达到第一预设周期数后，进入C轴速度表执行阶段；其中，C轴速度表包括：数控凸轮轴磨床C轴不同位置D
c
及不同位置处的速度V
c
所构成的离散数据点(D
c
,V
c
)；S23、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁雪燕，周会成，杨建中，王朝，张成磊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：