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       摘要: 根據(jù)萬能龍門導(dǎo)軌磨床實(shí)現(xiàn)高效高精密自動化加工的需要，研究開發(fā)了一種砂輪自修整系統(tǒng)。在建立砂輪及其修整參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上，依據(jù)萬能龍門導(dǎo)軌磨床磨削過程推導(dǎo)了實(shí)現(xiàn)砂輪自動修整的運(yùn)動軌跡表達(dá)式。在VC + + 環(huán)境中通過對ini 文件的讀寫操作實(shí)現(xiàn)對砂輪參數(shù)、系統(tǒng)配置參數(shù)動態(tài)記錄和讀取，實(shí)現(xiàn)砂輪全自動修整和磨床的高度自動化加工。

      0 引言

      在磨削過程中，砂輪的磨損經(jīng)過了磨耗磨損、磨粒磨損、脫落磨損三個周期后，砂輪表面的磨粒會磨鈍、磨粒與磨粒之間間隙被切屑堵塞、磨粒脫落不均勻等，為了得到好的表面光潔度和型面需要對砂輪進(jìn)行修整。傳統(tǒng)磨削加工中對砂輪進(jìn)行修整大部分是通過手工進(jìn)行，砂輪修整需要重新進(jìn)行找正、加工。砂輪修整精度、自動化程度和生產(chǎn)效率都較低，對操作者的技能水平依賴性較高，實(shí)現(xiàn)砂輪自動修整是實(shí)現(xiàn)磨削高效、高精密自動化加工的關(guān)鍵 。根據(jù)某企業(yè)開發(fā)砂輪自動檢測、自動修整、全自動化加工的高效高精密龍門萬能導(dǎo)軌磨床的需要，研究了一種砂輪自修整系統(tǒng)。通過參數(shù)化建模方法，根據(jù)萬能龍門導(dǎo)軌磨床的磨削工藝建立了周邊磨頭和萬能磨頭自動化修整的模型，推導(dǎo)出周邊磨頭修整器和萬能磨頭修整器修整軌跡的參數(shù)化表達(dá)式，可滿足萬能龍門導(dǎo)軌磨床自動測量→ 自動整修砂輪→ 自動粗磨→ 自動整修砂輪→自動精磨→自動整修砂輪→……可定制的循環(huán)自動化磨削加工工藝。

      1 、周邊磨頭自動修整

                         圖1 周邊磨頭修整器示意圖

      如圖1 所示為周邊磨頭及其修整器，周邊磨頭修整器采用兩個軸分別控制砂輪徑向和軸向運(yùn)動實(shí)現(xiàn)砂輪的自修整。V1軸作水平運(yùn)動控制周邊磨頭修整器軸向運(yùn)動，W1軸作豎直運(yùn)動控制周邊砂輪的修磨量。假定P 點(diǎn)為砂輪修整器的參考點(diǎn)，Vp 表示修整器參考點(diǎn)與砂輪左端面的距離，Wp 表示修整器參考點(diǎn)與砂輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離。DF表示砂輪修整器起始點(diǎn)與砂輪距離，DB表示砂輪修整器退刀點(diǎn)與砂輪端面的距離，LT表示刀具長度。D 表示砂輪直徑，B 表示砂輪寬度。根據(jù)周邊砂輪結(jié)構(gòu)及修整過程中修整器相對砂輪的運(yùn)動，以P 點(diǎn)為原點(diǎn)，建立周邊砂輪坐標(biāo)系V1OPW1，可推導(dǎo)出周邊砂輪修整器修整砂輪的參數(shù)化坐標(biāo)方程。

      2、萬能磨頭自動修整

      圖2 為萬能磨頭及其修整器 。萬能磨頭修整器采用四軸對進(jìn)行砂輪修整，可實(shí)現(xiàn)各種傾角的砂輪的修整。y1軸實(shí)現(xiàn)萬能磨頭修整器水平運(yùn)動，z1軸實(shí)現(xiàn)萬能磨頭修整器豎直運(yùn)動，A1萬能磨頭修整器角度轉(zhuǎn)動，A2萬能磨頭修整器角度轉(zhuǎn)動( 主要用途消除間隙) 。假設(shè)P 點(diǎn)為砂輪修整器的參考點(diǎn)，Yp表示參考點(diǎn)與砂輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離，Zp表示修整器參考點(diǎn)與砂輪的距離。D 表示砂輪的外徑，B 表示砂輪寬度，u 表示斜面砂輪的端面寬度，表示V 型砂輪兩斜面間的夾角。DS表示刀尖起始點(diǎn)與砂輪斜面距離，DE表示刀尖退刀點(diǎn)與砂輪斜面距離。L1表示刀位點(diǎn)到刀具軸線的距離，LT表示刀尖點(diǎn)到修整器轉(zhuǎn)動軸軸線的距離。根據(jù)雙斜面砂輪的結(jié)構(gòu)及修整過程中修整器相對砂輪的運(yùn)動，以P 點(diǎn)為原點(diǎn)，建立萬能磨頭砂輪修整坐標(biāo)。

                      圖2 萬能磨頭砂輪修整器各軸之間參數(shù)

                         圖3 刀位點(diǎn)與砂輪刀具之間參數(shù)關(guān)系

     系Y1OPZ1。圖3 為砂輪修整時刀位點(diǎn)A 與砂輪刀具之間的參數(shù)關(guān)系，由此可推導(dǎo)出萬能磨頭修整器修整砂輪的參數(shù)化坐標(biāo)方程。在S 點(diǎn)時y1軸坐標(biāo)為:　

      在VC + + 環(huán)境中通過對ini 文件的讀寫操作實(shí)現(xiàn)對砂輪參數(shù)、系統(tǒng)配置參數(shù)動態(tài)記錄和讀取［5，6］。根據(jù)以上兩步提出的砂輪自動修整的運(yùn)動軌跡表達(dá)式，動態(tài)計算出修整器修整時的參數(shù)化坐標(biāo)。使用CstdioFile 類定義一個file 對象，調(diào)用其Open 函數(shù)打開NC 文件［7］。運(yùn)用file 對象調(diào)用其WriteString 函數(shù)分別把字符串寫入到打開的NC文件中就生成了砂輪的自修整程序。

      運(yùn)行程序后，打開paramete． ini 文件可得到如圖4 所示的砂輪參數(shù)和系統(tǒng)配置參數(shù)。參數(shù)化編程后，根據(jù)參數(shù)坐標(biāo)的計算求解，生成砂輪修整器的數(shù)控NC 程序，如圖5 所示。

      4 、結(jié)論

     在建立砂輪及其修整參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)砂輪自動修整的運(yùn)動軌跡表達(dá)式。在Visual C + + 6． 0環(huán)境中通過對ini 文件的讀寫操作實(shí)現(xiàn)了對導(dǎo)軌磨床的系統(tǒng)配置參數(shù)以及砂輪參數(shù)的動態(tài)讀取和記錄，并且運(yùn)用CstdioFile 類對數(shù)控NC 文件的讀寫操作，自動生成砂輪全自動修整的數(shù)控NC 程序，從而實(shí)現(xiàn)砂輪全自動修整和提高磨床的自動化加工水平。