专利名称：用nc编程实现数控磨削轧辊曲线的方法
技术领域：
本发明涉及一种用数控程序控制磨削轧辊曲线的方法，尤 其涉及一种用NC编程、借助于R参数的定义设置而实现数控磨削轧辊曲 线的方法。
背景技术：
轧辊磨床是冶金、造纸、橡胶及印染等行业不可缺少的重 要生产设备，它广泛用于磨削各种正弦曲线(中凸或中凹)、直线、锥度等 磨削曲线辊形的圆柱轧辊。轧辊磨床具有外圆磨床的一些特点，但它的传 动原理要复杂得多，为了完成辊形的中凸或中凹磨削，磨床除了具备外圆 磨床要求的砂轮与工件作相对回转运动外，还宴求拖板在辊件纵向作往复 运动的同时，磨头作微量的辊件径向进给位移，使得砂轮相对辊件表面进/ 退一定量(即中高量)，从而在辊件表面磨削出所需的曲线辊面。目前，实现这样的复合运动有两种方式 一是采用机械传动的方法，另一种通过VB、 VC等高级语言编制磨床数控专用软件人工智能开发生成磨削曲线的方法。然而，上述两种方法各存在一些问题采用机械传动的 方法，机械机构复杂，磨削曲线调整不精确、操作不方便；而采用高级语 言编制的软件人工智能生成磨削曲线的方法，要求数控系统必须具有开放 性，且编程复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种用 NC编程实现数控磨削轧辊曲线的方法，它是采用国际通用的NC编程，在数控系统自动运行的状态下借助于R参数的定义设置，快速实现数控磨削正弦曲线、直线、或锥度直线等辊形曲线的程序方法它能够简化人工智 能繁琐编程。为了实现匕述目的，本发明采用以下技术方案，具体步骤如下1) 程序开始，利用R参数表输入轧辊特征参数和磨削工艺参数，选 择AUTO方式，按启动键启动磨削主程序，调用磨削主要子程序；2) 变量定义、清零，定义程序中使用的整型变量、字符串变量、实数 型变量，并利用SET指令将相关参数清零；3) 曲线数据传送，调用曲线参数传送子程序，将所述R参数表中相 应的曲线特征数据传送到对应的变量中，用于后续程序；4) 磨削类型判断，首先判断当前将要进行磨削还是修整，其次判别当 前将要进行的磨削类型是直线、正弦或锥度，然后赋值给相应的字符型变 量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；5) 曲线数据检验，对下列曲线特征参荦的正误进行判断曲线长度、 曲线中高、曲线半角、砂轮中高，或者锥度长度、锥度分子、锥度分母； 若出错则进行报警内容计算和处理，并赋值给相应的字符型变量，作为NC 程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示6) 磨前数据预处理，在磨削前对将要使用的中间变量清零或赋值，记 忆当前加工状态磨削或修整并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序 运行中进行人机对话的提示在HMI上显示，判断磨架是否需要后退量，并 计算后退量量；7) 读工艺参数，读取当前磨削工艺参数并赋值给相应的变量；8) 判断当前加工方式是否有改变，是，则跳转到磨前数据预处理；否， 则继续往下执行；9) 磨削修整，判断是磨削轧辊还是修整砂轮；10) 进一步按约定条件判断是否结束磨削，是，则跳转到程序结束； 否，则继续往下执行；11) 判断当前行程次数是否为零，是，则跳转到工序编号计算程序段 和工艺参数传送子程序；否，则继续往下执行；12) 工艺数据检验，对下列工艺参数进行正误判断拖板速度、连续 补偿量、周期进给量、行程次数；若出错则进行报警内容计算和处理，并 赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在 HMI'上显示；13) 判断是否重定位，判断是否需要重新进行磨削轧辊起点或修整砂 轮起点的定位，是，则快速到达指定起点位置；否，则跳转到方向判别程 序段；14) 正向磨削，进行拖板(Z轴)正向磨削控制，跳转到曲线正弦/ 锥度讣算程序段；15) 正换向，正换向处理进行周期进给；16) 负向磨削，进行拖板(Z轴)负向磨削控制，跳转到所述曲线正 弦/锥度计算程序段；17) 曲线计算，根据磨削ilf确定的加工类型进行正弦或者锥度曲线的计算.18)换向处理，结束连续补偿，中间控制参数清零；19) 磨削结束，磨削结束计算，停止砂轮和T件，跳转到退出位董计 算程序段；并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对 话的提示在HMI上显示；20) 退出位置计算，退出程序B、j'计算退出的拖板(Z轴)和磨架(X 轴)坐标；21) 程序结束。与现有技术比较，本发明由于采用了国际通用的NC编程，利用R参 数表输入必要的轧辊特征数据和磨削工艺参数，即可实现正弦曲线、直线、 或锥度直线等辊型磨削曲线，闲此无需专业的编写G代码程序，省去了数 控编程的大量繁琐操作，优化了磨床专用功能开发，并简化了机械传动结 构；此外，本发明具有以下特点① 可以应用于西门子采用G代码编程的中高档数控系统中；② 可以编程和存储若干条正弦\直线、或锥度磨削曲线；③ 可以编程和存储多组磨削工艺参数及砂轮修整工艺参数 磨削工序可任意按工艺参数编号进行组合，并可在磨削中进行修改； 具有磨削曲线参数、工艺参数和磨削流程显示功能，可实时显示当 前磨削的相关信息和运行状态。
图1是本发明的流程图。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明 如图l所示，具体步骤如下1)程序开始，利用R参数表输入轧辊特征参数和磨削工艺参数，选择 AUTO方式，按启动键启动磨削主程序，调用磨削主要子程序；其中，R 参数表为 R9:当前磨削工艺参数■-—当前工序编号，范围为0~9 ——当前拖板速度，范围0 4000mm/min —-当前连续补偿，范围0 1.2mm/min ■——当前周期进给，范围0 0.12mm/次 —当前行程次数，范围0 100次 ,_—当前工序组合，范围00000 099999999,每位0 90 R19:当前磨削曲线参数 R10—…当前曲线编号，范围0 9Rll当前曲线长度，范围0 Z轴有效长度mm;或当前锥度长度，范围0 Z轴有效长度迈mR12当前曲线中商，范围0 1.3mm:或当前锥度分子，范围+1/-1 R13——当前曲线半角，范围0 卯度；或当前锥度分母，范围i5 30 R14—---当前砂轮中高，范围0 1.3mm R15-----当前砂轮宽度，范围0~120mm R16-—当前工件磨削起点(头架端)之X坐标 R17——当前工件磨削起点(头架端)之Z坐标 R18—一当前砂轮修整起点(头架端)之X坐标 R19-…当前砂轮修整起点(头架端)之Z坐标R20 R99:程序计算参数R100 R199:工艺0 9组的参数，共10组，其中砂轮修整工艺参数组编 号为9*表示数字0—9R1*0工艺编号，范围0 9Rl*l-----拖板速度,范围50 4000m迈/minRl*2-连续补偿，范围0 1.2mm/min Rl*3--周期进给，范围0 0.12mm/次 R1M——行程次数，范围0 100次§sR200 R249:曲线编号0 4为正弦曲线的参数，共5条；R250 R299:曲线编号5 9为锥度曲线的参数，共5条*表示数字0---9，与曲线编号数字相同 R2*0曲线编号，范围0 9*1-----曲线长度，范围0 Z轴有效长度mm:或锥度长度，范围0 Z轴有效长 度mm*2——-曲线中离，范围0 1.3mm;或锥度分子；范围+1/-1 *3曲线半角，范围0 卯度；或锥度分母，范围5 30 *4—砂轮中商，范围0 1.3mm *5——砂轮宽度，范围0 120mm, *6-—工件磨削起点(头架端)之X坐标 *7——工件磨削起点(头架端)之Z坐标 *8—砂轮修整起点(头架端)之X坐标 *9——砂轮修整起点(头架端)之Z坐标所述的磨削主要子程序名为Grinding—MJK_XF.spf,它包括①调用曲线参数传送子程序DataTr旭sfer.spf、②工序编号计算程序段、③工艺参数传送子程序、④报警内容计算和处理程序、⑤方向判别程序段；2)变量定义、清零，定义程序中使用的整型变量、字符串变量、实数 型变量，并利用SET指令将相关参数清零； 整型变量 def intTotalP一Z def intMoveP_Z def int MoveP ;def intMoveP一P def int MoveP一M def intMov，P一B def int PMVarl ，PMVar2R RRRRRRRRdef int ComeAboutMark def int RVar_0DEF INT OCVarl，OCVar2,OCVar3，OCVar4,CycFacl DEF INT OCNo—[10] DEF INT CountMarkerDEF INT GrindMarkerl,GrindMarker2,GrindMarker:3字符串变量def String[ll] ProgMarker def String[ 10] GrindType 1 def String[ 10] GrindType2 def String[ 100] GrindType3 def String[10] GrindType4 def String[ 100] GrindType5 def String[lOO] GrindType6 def String[lOO] Alarm Var def String[100] ParamDisplay实数型变量def real Con—1 def real Con_2 def real Con_3 def real Con_4def real MidCountVar—1def real MidCountVar一2def real MidCountVar_3dei" real MidCountVar—4def real MidCountVar—5def real MidCountVar_X ; X起点def real MidCountVar—Z ; Z起点def real X一BackOff 1 ，X一BackOf。def real DataVar—[10]def real ParamVar」10]def real SpeedVar参数清零，R1—-R8R[1]=SET(，,，，，,,)3) 曲线数据传送，调用曲线参数传送子程序，将所述R参数表中相 应的曲线特征数据传送到对应的变量中，用于后续程序；4) 磨削类型判断，首先利用条件语句判断当前将要进行磨削还是修整， 其次判别当前将要进行的何种磨削类型是直线、正弦或锥度，然后赋值给 相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显 示；如If DataVar_[2]==0 GrindType2="直线"《DataVar—
"# "ElseGrindType2="正弦"<<DataVar—L0]<<"# " Endif5) 曲线数据检验，利用条件语句对下列曲线特征参数的正误进行判断: 曲线长度、曲线中高、曲线半角、砂轮中高，或者锥度长度、锥度分子、 锥度分母；若出错则进行报警内容计算和处理，并赋值给相应的字符型变 量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；如IF (DataVar_[l]<=0) Or (DataVar」l]>= 10000) AlarmVar=AlarmVar<<"曲线长度Rl 1 V' Endif6) 磨前荦据预处理，在磨削前对将要使用的中间变量清零或赋值，记 忆当前加工状态磨削或修整并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序 运行中进行人机对话的提示在HMI上显示，判断磨架是否需要后退，并计 算后退量；如GrindType6=GrindType2 "R15宽度"<<0313￥31"—[5] " R14中高 "<<DataVar—[4] " R13半A"《DataVar一[3]《" "《GrindType47) 读工艺参数，读取当前磨削工艺参数并利用赋值语句赋值给相应的 变量；8) 利用条件语句判断当前加工方式是否有改变，是，则跳转到磨前数 据预处理；否，则继续往下执行；9) 磨削修整，利用条件语句判断是磨削轧辊还是修整砂轮；10) 利用条件语句进-步按约定条件判断是否结束磨削，是，则跳转 到程序结束否，则继续往下执行；11) 利用条件语句判断当前行程次数是否为零，是，则跳转到工序编 号计算程序段和工艺参数传送子程序；否，则继续往下执行；12) 工艺数据检验，利用条件语句对下列工艺参数进行正误判断拖 板速度、连续补偿量、周期进给量、行程次数；若出错则进行报警内容计 算和处理，并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对 话的提示在HMI上显示；如If (ParamVar—[1]<0) OR (ParamVar—[1]>4000) 八1&171^&产八1&1^11￥&1"<<"拖板速度R01 \" E;idif13) 判断是否重定位，利用条件语句判断是否需要重新进行磨削轧辊 起点或修整砂轮起点的定位，是，则快速到达指定起点位置；否，则跳转 到方向判别程序段；14) 正向磨削，进行拖板(Z轴)正向磨削控制，利用Gotof跳转语句实现程序跳转到曲线正弦/锥度计算程序段；15) 止换向，止换向处理进行周期进给；16) 负向磨削，进行拖板(Z轴)负向磨削控制，利用Gotof跳转语 句实现程序跳转到所述曲线正弦/锥度计算程序段；17) 曲线计算，将轧辊所需磨削的正弦或直线或锥度等曲线在Z轴长 度方向按一定长度或一定点数分割为若干段，利用FOR循环语句生成正弦或者直线或者锥度曲线，并通过G卯G01完成正弦或者直线或者锥度曲 线的插补运算；18) 换向处理，结束连续补偿，中间控制参数清零；19) 磨削结束，磨削结束计算，停止砂轮和工件，跳转到退出位置计 算程序段；并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对 话的提示在HMI上显示；如MSG("磨削完毕，终点X=" X—BackOff 1 <<" ， Z=" DataVar_[9])20) 退出位置计算，退出程序时计算退出的拖板(Z轴)和磨架(X 轴)坐标，并利用条件语句进行判断，利用赋值语句赋值；21) 程序结束。在上述实施例屮，所述工序编号计算程序段是按照预先输入的磨削工 序编号的组合，计算当前需调用的工序编号，并自动从工序编号的组合减 去当前工序编号，为下次调用做准备的一段程序 OCProgl: OCVarl=0 OCVar3=TRUNC(ParamVar_[9])IF (ParamVar—[9:|<>OCVar3) Or (ParamVar—19j> 10000000000) 八1&1"11^&产八1&1111￥&1" "工序组合R09 V'GOTOF alamilEndif OCProg2:OCVar2=TRUNC(OCVar3710) OCVar4=(OCVar3/l 0画OC Var2)* 10 OCVar3=OCVar2 OCNo_[OCVarl]=OCVar4 ParamVar_[9]=OCVar3 OCVarl=OCVarl + l ParamVar_
=OCVar4所述工艺参数传送子程序ParameterTransfer.spf所述方向判别程序段是一条判断语句，它可忆当前拖板运行方向，如 不需重新定位，则跳转到相应的拖板运行方向所述报警内容计算和处理程序是对报警内容、出错参数进行计算，并 赋值语句赋值给相应字符型变量的一段程序，它可作为NC程序运行中进 行人机对话的提示在HMI上显示。
权利要求
1.一种用NC编程实现数控磨削轧辊曲线的方法，其特征在于具体步骤如下1)程序开始，利用R参数表输入轧辊特征参数和磨削工艺参数，选择AUTO方式，按启动键启动磨削主程序，调用磨削主要子程序；2)变量定义、清零，定义程序中使用的整型变量、字符串变量、实数型变量，并利用SET指令将相关参数清零；3)曲线数据传送，调用曲线参数传送子程序，将所述R参数表中相应的曲线特征数据传送到对应的变量中，用于后续程序；4)磨削类型判断，首先判断当前将要进行磨削还是修整，其次判别当前将要进行的磨削类型是直线、正弦或锥度，然后赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；5)曲线数据检验，对下列曲线特征参数的正误进行判断曲线长度、曲线中高、曲线半角、砂轮中高，或者锥度长度、锥度分子、锥度分母；若出错则进行报警内容计算和处理，并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；6)磨前数据预处理，在磨削前对将要使用的中间变量清零或赋值，记忆当前加工状态磨削或修整，并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示，判断磨架是否需要后退，并计算后退量；7)读工艺参数，读取当前磨削工艺参数并赋值给相应的变量；8)判断当前加工方式是否有改变，是，则跳转到磨前数据预处理；否，则继续往下执行；9)磨削修整，判断是磨削轧辊还是修整砂轮；10)进一步按约定条件判断是否结束磨削，是，则跳转到程序结束；否，则继续往下执行；11)判断当前行程次数是否为零，是，则跳转到工序编号计算程序段和工艺参数传送子程序；否，则继续往下执行；12)工艺数据检验，对下列工艺参数进行正误判断拖板速度、连续补偿量、周期进给量、行程次数；若出错则进行报警内容计算和处理，并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；13)判断是否重定位，判断是否需要重新进行磨削轧辊起点或修整砂轮起点的定位，是，则快速到达指定起点位置；否，则跳转到方向判别程序段；14)正向磨削，进行拖板正向磨削控制，跳转到曲线正弦/锥度计算程序段；15)正换向，正换向处理进行周期进给；16)负向磨削，进行拖板负向磨削控制，跳转到所述曲线正弦/锥度计算程序段；17)曲线计算，根据磨削前确定的加工类型进行正弦或者锥度曲线的计算；18)换向处理，结束连续补偿，中间控制参数清零；19)磨削结束，磨削结束数据处理，停止砂轮和工件，跳转到退出位置计算程序段；并赋值给相应的字符型变量，作为NC程序运行中进行人机对话的提示在HMI上显示；20)退出位置计算，退出程序时计算退出的拖板和磨架坐标；21)程序结束。
全文摘要
本发明公开了一种用NC编程实现数控磨削轧辊曲线的方法，属于用数控程序控制磨削加工的方法；旨在提供一种采用通用的NC编程，在数控系统自动运行的状态下借助于R参数的定义设置，实现数控磨削辊形曲线的方法。包括变量定义、曲线数据传送、磨削类型判断、曲线数据检验、磨前数据预处理、读工艺参数、判断加工方式、磨削修整、判断是否结束磨削、判断行程次数、工艺数据检验、判断是否重定位、正向或负向磨削、曲线计算、换向处理、磨削结束，磨削结束计算、退出位置计算等步骤。本发明无需专业人员编写NC程序，可编程和存储若干条磨削曲线、多组磨削工艺参数及砂轮修整工艺参数；可应用于西门子采用G代码编程的中高档数控系统中。
文档编号B24B51/00GK101274422SQ200810068669
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月24日 优先权日2008年3月24日
发明者刘浩波, 岑伟明, 徐新力, 朱建民, 王昭进 申请人:险峰机床厂