专利名称：用于磨床的加工后尺寸控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加工后尺寸控制设备，其用于测量工件的加工部 分，以在磨床中进一步控制砂轮抵靠所述加工部分的切入量。
背景技术：
通常，为了磨削工件，使用可数控的磨削装置(数控磨床)，其中， 工件以可旋转的方式安装在工作主轴上，并且以与工作主轴的旋转同步 的关系来控制能够沿与工作主轴交叉的方向移动的妙、轮头的进给量，以 执行磨削操作。此时，为了高效地进行磨削，对于控制尺寸的方法，公 知的是一种加工后尺寸控制设备，该i殳4^l行粗磨，直至达到留有用于 精磨的磨削量的尺寸，然后该设备通过设置在磨床中的尺寸测量设备测 量工件粗磨后的尺寸，计算实际测得的尺寸与计算得到的理论尺寸之间 的差值，并对砂、轮头的位置补偿对应于所述差值的位置补偿量。
于是，在如JP5-84646A中描述的实际执行加工后尺寸控制时，必 须考虑下面两个状态^动的情况，也就是说，在磨床处于断电状态 较长一段时间后对磨床施加电力的初始状态；以及，暖机起动的情况， 也就是说，在输入电力之后磨床已经通过运转一段预定时间而充分暖机 的另一状态。已知的是，与在^动的初始状态下相比，在暖机状态下 加工尺寸的波动小。此已知设备设计成以取决于事先设定的程序数据的 尺寸测量间隔来执行加工后尺寸控制。当根据程序数据而运转时，此已 知设备在尺寸波动大的冷起动情况下以较小的尺寸测量间隔测量工件的尺寸，但是从判断出磨床已经暖机时起，由于尺寸波动变小了，便以 较长的尺寸测量间隔测量工件的尺寸，例如以十个工件测量一次的速率 测量。
然而，在上述加工后尺寸控制设备中，加工后尺寸控制以事先设定 的尺寸测量间隔执行，而没有考虑与机器相关的差别、环境温度的波动
以;s^床保持在停止状态的持续时长。因此，即使无需进行尺寸补偿， 仍以初始设定的程序所确定的尺寸测量间隔来执行加工后尺寸控制。这 使加工循环时间变长并因此使得生产率降低。因此，期望有一种系统能 够以根据磨床的各种状态而灵活变化的最适当的尺寸测量间隔来执行 加工后尺寸控制。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的加工后尺寸控制设备，其能
量间隔。
筒言之，根据本发明，提供一种用于磨床的加工后尺寸控制设备，
所a床具有工件支撑设备，用于以可绕旋转轴线旋转的方式支撑工 件；砂轮头，其以可旋转的方式承载砂轮并且能够在与所述旋转轴线交 叉的方向上相对于工件移动；以及用于测量工件尺寸的尺寸测量设备。 所述加工后尺寸控制设备包括初始位置补偿装置，用于控制尺寸测量i殳 备来测量由位于沿所述方向前进了预定量的砂轮头上的砂轮磨削的工 件部分的实际尺寸，并用于对妙、轮头的初始位置补偿一个位置补偿量， 所述位置补偿量对应于实际尺寸与通过计算得到的当砂轮头前进了预 定量时工件部分应当达到的理论尺寸之间的差值。所述加工后尺寸控制 设备还包括尺寸测量间隔设定装置，用于设定在前一位置补偿操作后开 始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔期间应当磨削
的工件的数目，前一位置补偿操作和下一位置补偿操作都由初始位置补 偿装置执行。尺寸测量间隔设定装置通过将初始位置补偿装置在当前尺 寸测量间隔期间对最后一个工件确定的位置补偿量除以在当前尺寸测 量间隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿量，然后基于平均位 置补偿量设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目。利用此构造，当设定在前一位置补偿|^作后开始并与下一位置## 操作一起结束的下一尺寸测量间隔期间所应当磨削的工件的数目时，基 于将初始位置补偿装置在当前尺寸测量间隔期间对最后一个工件确定 的位置补偿量除以在当前尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目而得到 的平均位置补偿量来设定在下一尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目。 因此，能够根据磨M当前尺寸测量间隔期间的最新状态设定用于尺寸 控制的下一尺寸测量间隔，并能够防止执行任何对于尺寸控制所不必要 的测量，从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提
高生产率。
在本发明的另一方面中，提供了一种改进的用于磨床的加工后尺寸
控制设备，所述磨床具有工件支撑设备，用于以可绕旋转轴线旋转的 方式支撑工件；砂轮头，其以可旋转的方式承载砂轮并且能够在与所述
^:转轴线交叉的方向上相对于工件移动；以及用于测量工件尺寸的尺寸 测量设备。所述加工后尺寸控制设备包括砂轮头初始位置补偿装置，用 于控制所述尺寸测量设备来测量由位于沿所述方向前进了预定量的砂 轮头上的砂轮磨削的工件部分的实际尺寸，并用于对妙、轮头的初始位置 补偿一个位置补偿量，所述位置补偿量对应于实际尺寸与计算得到的在 妙、轮头前进预定量时工件部分应当达到的理论尺寸之间的差值。所# 工后尺寸控制设备还包括尺寸测量间隔设定装置，用于设定在前一位置 补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔 期间应当磨削的工件的数目，前一位置补偿^Mt和下一位置补偿操作都 由砂轮头初始位置补偿装置执行。尺寸测量间隔设定装置通过将砂轮头 初始位置补偿装置分别在前一尺寸测量间隔期间和当前尺寸测量间隔 期间对相应的最后工件确定的位置补偿量之间的差值除以在当前尺寸 测量间隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿差值，然后基于平 均位置补偿差值设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目
利用此构造，当设定在前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿 操作一起结束的下一尺寸测量间隔期间所应当磨削的工件的数目时，基 于通过将原始位置补偿装置在当前尺寸测量间隔期间对最后一个工件 确定的位置补偿量除以在当前尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目而 得到的平均位置补偿量差值来设定在下一尺寸测量间隔期间磨削的工 件数目。因此，能够根据磨^L当前尺寸测量间隔期间的最新状态设定用于尺寸控制的下一尺寸测量间隔，并能够防止执行任何对于尺寸控制 所不必要的测量，从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加工 周期来提高生产率。
通过结合附图参照本发明的优选实施方式，本发明的前述和其他目 的以及附带的优点将变得显而易见，并能更好地被理解，其中，在所有
这些附图中，相同的数字标号指代相同或相应的部件，在附图中
图l是结合了根据本发明一个实施方式中的加工后尺寸控制设备的 数控磨床的示意性平面图2是示出连接于磨床的数字控制器的功能构造的框图3是为第一实施方式中的磨床设定尺寸测量间隔时数字控制器为 所执行的流程图1;
图4是为第二实施方式中的磨床设定尺寸测量间隔时数字控制器为 所执行的流程图2;
图5是示出在上述实施例中使用的尺寸测量设备的构造的示意性侧 视图6是示出上述实施例中的数控磨^fr施加电力后所出现的加工误 差的变化的图表；
图7是为第三实施方式中的磨床的加工中尺寸控制设定尺寸测量间 隔时数字控制器所执行的流程图3;以及
图8是为第四实施方式中的应用加工后尺寸控制的磨床设定尺寸测 量间隔时数字控制器执行的流程图4。
具体实施方式
(第一实施例)
在下文中，将参照附图对根据本发明第一实施例中的加工后尺寸控 制进行详细描述。现在参照图l，由伺服马达ll通过进给螺杆机构lla驱动的工作台12以能够沿与工作主轴的轴线平行的Z轴方向滑动的方 式安装在数控磨床2的床身10上。以可旋转的方式承载工作主轴13的 工作头14安装在工作台12上，且工作主轴13能够通过安装在工作头 14上的工作主轴伺服马达15绕作为工作主轴轴线的C轴旋转。从图1 中看，尾架16安装在工作台12的右侧。具有非圆形部分的工件W以 可旋转的方式由尾架16的中心17a和工作主轴13的中心17b支撑。
砂轮头19安装在床身10的后部上，并被引导而能够朝工件W移 动或向远离工件W的方向移动。砂轮头19通过进给螺杆机构21a驱动 性地连接于妙-轮头伺服马达21。因此，当伺J!艮马达21沿正行进方向或 反行进方向旋转时，能够使砂轮头19沿与Z轴方向垂直的X轴方向前 进或后退。由电机M通过带轮-带式驱动机构19a驱动的砂、轮主轴29 以可旋转的方式由砂轮头19支撑，且砂轮G附接于砂轮主轴29的一端。
另夕卜，尺寸测量设备18安装在工作台12上，用于在利用砂、轮G完 成对工件W的一部分的部分粗磨后测量工件W的该部分的直径。图5 示出了尺寸测量设备18的构造。尺寸测量设备18由一对触头18a和一 个位移检测单元18b构成，所述一对触头18a在工件W的周面的直径 相对侧上与工件W的周面接触，位移检测单元18b中结合有差动变压 器或类似装置，用于将其中一个触头18a或两个触头18a的M位移转 化为电信号。尺寸测量设备18通过支撑构件30连接于液压缸31的活 塞杆31a，并能够通过液压缸31朝工件W移动或向远离工件W的方向 移动。数字32指代导杆，导杆连接于支撑构件30并以可滑动的方式被 引导于紧固在工作台12上的设备底座34中，由此尺寸测量设备18能 够被支撑为能够来回移动却不会绕活塞杆31a转动。在测量工件部分的 基圆直径Hm时，如图5所示，尺寸测量设备18通过液压缸31从实线 所示的后退位置向工件W前进，且触头18a如双点划线所示的那样与 作为工件W的被测部分的基圆部分接合。因此，触头18a的开度由位 移检测单元18b检测并测得为基圆直径Hm，且这样测得的基圆直径 Hm被转化为数字信号而存储在将在稍后论述的随机存取存储器 (RAM) 26中。
此外，为了控制工作主轴13的旋转和妙、轮头19的来回运动，将具 有操作面板23的数字控制器22通过用于控制各轴(X轴、C轴和Z轴) 的运动的驱动单元DU连接到数控磨床2。数字控制器22是用于根据从操作面板23输入的加工程序(数控程 序)控制工作主轴13的旋转、砂轮头19的进给量和工作台12的进给 量以及各种辅助功能以对工件W进行磨削的控制^殳备。如图2所示， 数字控制器22主要由用于控制工作主轴13的旋转运动、工作台12的 进给运动和砂轮头19的进给运动等的主中央处理单元(CPU) 24、用 于存储控制程序CP的只读存储器(ROM) 25以及用于暂时存储输入 数据的上述RAM 26等构成。RAM 26存储用于使工件的非圆形部分能 够被加工成指定轮廓形状的轮廓数据PD。根据轮廓数据PD，指定用于 工作主轴13的单位转角的妙'轮头19沿X轴方向的进给量，并且此时指 定工作主轴13的转速VR1，从而执行轮廓产生运动。在轮廓数据PD 中，在磨削操作中抵靠工件W切入砂轮G的切入量已经被加到用于工 作主轴13的相应转角的妙-轮头19的相应*量中。
此外，数字控制器22设有用于驱动各伺服马达11、 15和21的驱 动CPU 36和驱动RAM 37。当从主CPU 24指定分别指示砂轮头19、 工作台12以及工作主轴13的相应位置的位置数据时，驱动RAM37存 储所指定的数据信息并将其发送到驱动CPU 36。驱动CPU 36执行对 加4A、减iUL、目标点的插值等的算和逸算，以固定的频率将用于定 位的数据输出到内插点，并在脉冲分配计算后将用于各轴X、 C、 Z的 驱动指令脉冲输出到驱动单元DU。
接下来，以应用到用于磨削每个均具有非圆形部分的工件W的数 控磨床2的形式描述第一实施例中的加工后尺寸控制设备。 一开始，将 未经最后加工的工件W支撑在工作头14和尾架16之间。然后，根据 通过适当的输入装置输入而存储在RAM 26中的轮廓数据PD来指定砂 轮头19在工作主轴13的各个转角位置的X轴进给量和工作主轴13的 转速VR1，由此执行轮廓产生运动。由于在磨削操作过程中抵靠工件 W切入砂轮G的切入量被加到轮廓数据PD中，所以在砂轮头19以快 速进给速率快速前进进给固定量后，砂轮头19以粗磨进给速率前进例 如粗磨切入量的第一部分(第一切入量)，从而执行对工件W的粗磨。
在粗磨完成粗磨切入量的第一部分后执行加工后尺寸控制。首先， 将砂轮头19向远离工件W的方向退回到磨削起始点，并使工作主轴13 停止在预定角度位置以将工件W的非圆形部分保持在水平位置。当工 件W的非圆形部分例如为凸轮时，将凸轮的角度方位定位成使其基圆部分背对砂轮G而顶部面向砂轮G，如图5所示。然后，通过液压缸 31的操作使尺寸测量设备18在由导杆32引导的同时朝工件W前进， 由此，所述一对触头18a与基圆部夯接合，从而对在非圓形部分被水平 地保持的情况下停止的工件W进行测量。因此，触头18a的开度由位 移检测单元18b检测作为基圆直径Hm。所测得的基圆直径Hm被转化 为相对应的数字信号并存储在RAM26中。1^，计算作为应当计算出 的基圆直径(即理论尺寸)Hc与所测得的基圆直径(即实际尺寸)Hm 之间的差值的加工误差a,且将其存储在RAM 26中，并对砂轮头19 的磨削起始点补偿等于该加工误差a的一半的位置补偿量a/2。
具体而言，计算第一非圓形部分被粗磨后的实际基圆直径Hml与 由计算得到的理论基圆直径Hc之间的差值(Hml—Hc) =al，并将该 差值al作为加工误差存储在RAM 26中。此时，使砂轮头19前进或后 退所述差值的一半a1/2，以对磨削起始点补偿位置补偿量a1/2。之后， 使砂轮头19前进快速进给量，然后以粗磨a速率前i^磨切入量， 由此，砂轮G抵靠第一非圆形部分切入粗磨切入量的第二部分(即剩余 部分)。最后，使砂轮头19以精磨进给速率前i^lt磨切入量(第二切入 量)，从而在工件W的第一非圆形部分上执行精磨。粗磨切入量的第一 部分可以任意地选择为例如等于粗磨切入量的三分之一或一半距离。
在对第一非圆形部分的精磨切入终止时，使砂轮头19后退对应于 精磨切入量、粗磨切入量以及快速进给量的总和的距离，由此修正或更 新对于第二个工件W或后续工件W的磨削起始点。随后，通过使砂轮 头19从更新的磨削起始点前进，开始对第二个工件W的非圆形部分的 粗磨，以l^进行快速进给。与对第一个工件W的非圆形部分的方式 相同，通过尺寸测量设备18测量第二个工件W的非圆形部分的基圆直 径Hm2。计算所测得的(实际的)基圆直径Hm2与应当计算出的理论 基圆直径Hc之间的差值(Hm2—He) =a2，并对已经通过第一个工件 非圆形部分的磨削而得到补偿的磨削起始点进一步补偿等于所述差值 a2的一半的位置补偿量a2/2。之后，使砂轮头19前进快速*量，然 后以粗磨进给速率前进到粗磨终止位置，最后以精磨进给速率前iitt磨 切入量(第二切入量)，由此在第二个工件W的非圆形部分上执行精磨。
对于第三个工件W以及之后的工件W的非圆形部分，^^用下面的 表达式来计算在前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔x，在每个尺寸测量间隔中，通过4吏用来自尺 寸测量设备18的测量数据来执行砂轮头19的位置补偿。这里，尺寸测 量间隔X可表示为从前一位置补偿操作之后直到下一磨削起始点补偿 操作的期间除最后 一个外在不由尺寸测量设备进行测量的情况下所应 当磨削的非圆部分的数目。
(表达式l)
X-P/(加工误差a/ (从前一加工后尺寸控制之后到下一加工后尺寸 控制期间所磨削的非圆形部分的总数)}
在表达式1中，作出这样的判断如果值X为2或更大，则不需要 对下一非圆形部分进行加工后尺寸控制。在这种情况下，在下一加工后 尺寸控制之前在没有进行测量的情况下所磨削的非圆形部分的数目被 确定为从计算出的商中舍去其小数部分而得到的整数。符号"P"表示 作为容许极限或目标范围的控制精度，其是根据每种产品(即，要M 削的工件的非圆形部分)的需要而设定的值。通常，控制精度P通过参 考在产品的部件图上指定的容许极限或通过将所需的加工能力转化为 容许极限来确定。符号"a"表示计算得到的非圆形部分的理论基圆直 径He与尺寸测量设备18测得的实际基圆直径Hm之间的加工误差。 然而，将在后面论述的第二实施例中的符号"a"表示的是在最后的加 工后尺寸控制中确定的加工误差与在当前的加工后尺寸控制中确定的 加工误差之间的差值。
接下来，将参照图3所示的流程图对第一实施例中的加工后尺寸控 制中的操作进行描述。在下面的描述中，为了简化说明，假定接连磨削 的每个工件W都具有单一的要被磨削的非圆部分。首先，装载要加工 的第 一个工件W (A)并将其支撑在工件主轴13和尾架12之间。然后， 判断是否所有工件W都已经加工完成(步骤Sl )。如果对所有工件W 的加工都已经完成，则终止正在执行的程序；如果没有完成对所有工件 W的加工，则程序进入步骤S2。如果在步骤S2中装载的工件W是在 对磨床2输入动力后刚刚装载或在磨床暂停运转相对较长的一段时间 (如一小时左右)后刚刚装载的第 一个工件，则操作员通过操作面板23 输入指示该工件W为第一个工件的信号。通过是否存在指示已在步骤 S2中装载第一个工件的信号来判断已经装载的工件W的状态是否为刚 刚输入动力之后和磨床刚刚暂停运转相对较长一段时间之后中的任一个。如果存在该信号，则判断出所述状态为刚刚输入动力之后或刚刚暂
停运转之后(步骤S3)。当作出这样的判断时，砂轮头19以预定的快速 进^1率前进预定的进给量，然后以粗磨进给逸率在X轴方向上前i^a 磨切入量的第一部分，从而在第一个工件W的非圆形部分上执行粗磨 (步骤S4)。
接下来，砂轮头19沿X轴方向后退到磨削起始点(步骤S5 )。然 后，中断工件W的旋转以使非圆形部分水平地指向，并使尺寸测量设 备18前进，由此通过尺寸测量设备18来测量粗磨后的非圆形部分的实 际基圆直径Hml (步骤S6 )。从实际基圓直径Hml与计算得到的理论 基圆直径Hc之间的差值计算加工误差al (步骤S7 )。砂轮头19沿X 轴方向移动(即，根据计算结果而前进或后退)对应于加工误差al的 一半的位置补偿量a1/2,以对磨削起始点进行补偿(步骤S8 )。然后， 砂轮头19以快速进^il率沿X轴方向前进快速进给量，以粗磨进^il 率前进到粗磨终止位置。砂轮头19从粗磨终止位置进一步前,磨切 入量，由此对第一个工件的非圆形部分执行精磨(步骤S9)。在精磨后， 砂轮19后退等于所述快速进给量、粗磨切入量和精磨切入量的总和的 量，因此后退到已经通过上述位置补偿而得到更新的磨削起始点。这样， 完成对第一个工件W的磨削(步骤S10 )，并卸载第一个工件W (步骤 Sll )。
然后，装载第二个工件W(A)，并以与前述(步骤S1)相同的方 式判断是否所有的待加工工件W都已经加工完成。如果所有工件W都 已经完成加工，则程序终止；如果不是所有工件W都已经完成加工， 则程序i^v步骤S2。再次判断装载工件W时的状态是否为刚刚输入动 力之后和磨床刚刚暂停运转相对较长一段时间之后中的任一个(步骤 S3)，由于此时判断的回答为"否"，所以另外判断工件W是否为第二 个工件。由于是第二个工件，所以执行与步骤S4-S10的相同步骤 S13-S19，然后，计算下一尺寸测量间隔X为舍去小数后的整数值(步 骤S20)。然后，判断是否需要对下一待加工工件W进行加工后尺寸控 制。如果尺寸测量间隔X的值小于"2"，则判断出需要对下一待加工工 件W进行加工后尺寸控制(步骤S21中为"是")，在这种情况下，将 每次标记设为"ON"(开)(步骤S22 )，然后卸载已经磨削的第二个工 件W(步骤S23)。如果尺寸测量间隔X的值指示为"2"或更大，则判断出不对下一工件或第三个工件进行加工后尺寸控制。因此，将每次标
记设为"OFF"(关)(步骤S24 )，并卸载已经磨削的第二个工件W (步 骤S25)。然后，执行对下一工件W的加工，在这种情况下，由于工件 W为第三个工件，所以在步骤S3和步骤S12的判断中回答为"否"， 并到达步骤S26以判断每次标记是否已经设为"ON"。
如果在前述步骤S21中判断出需JMt下一待加工工件W进行加工 后尺寸控制，那么由于此时每次标记已经设为"ON"，所以在步骤S26 之后再次执行步骤S13-S19。因此，在步骤S20中计算下一尺寸测量间 隔X的值为舍去小数的整数值，并在步骤S21中再次执行是否有必要对 下一待加工工件W进行加工后尺寸控制的判断。例如，在图6所示的 情况下，第三个工件W需要加工后尺寸控制。图6在横坐标上示出了 所加工的工件的数目，在纵坐标上示出了对各个工件所测得的加工误差 a。相应工件上的标记"T"表示需要对该工件进行加工后尺寸控制。
然而，如果在第二个工件W的加工中在步骤S21中判断为用于加 工后尺寸控制的下一尺寸测量间隔X要M长，则每次标记i殳为"OFF" (步骤S24),在这种情况下，步骤S26中的后续判断变为"否"，由此 通过执行步骤S28至S30来接连地加工一个或多个工件W，直至在步 骤S31中指示需要加工后尺寸控制的下一工件之序数的下一尺寸测量间 隔X的值减为"1"。这里，步骤S27和步骤S31中的符号"i"表示作 为变量的下一尺寸测量间隔X的值。在每次执行步骤S31时将符号"i" 或下一尺寸测量间隔X的值减"1"，并且当实现"i=l"时，程序从步 骤S27进行到步骤S13，由此在每次再次执行步骤S13至S21时确定指 示需要加工后尺寸控制的下一工件之序数的尺寸测量间隔X的新值。这 样，根据流程图l接连地执行对多个工件W的加工，直到完成对所有 待加工工件W的加工。因此，在本实施例中，由于下一尺寸测量间隔 X或需要加工后尺寸控制的工件的序ltA根据磨床的最新状态确定的， 所以能够防止执行任何对于尺寸控制所不必要的测量，从而能够高效地 执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提高生产率。然而，仍能够
获得完全满;ua工能力的产品。 (第二实施例)
在上述第一实施例中，每当在接连地磨削工件的过程中执行加工后
尺寸控制时，便将磨削起始点改变上述a/2以变换砂轮头19的位置，并使砂轮头19在后退进给中后退到补偿后的磨削起始点。在下面要描 述的第二实施例中，相反的是，磨削起始点不变，其中砂轮头19无论 在什么时候后退都退回到最初的磨削起始点。
将参照图4所示的流程图2对第二实施例中的加工后尺寸控制的操 作进行描述。与第一实施例的一个不同之处在于，在粗磨切入完成粗磨 切入量的第一部分之后，砂轮头19在步驟S40和S41之间以及步骤S48 和S49之间不为了位置补偿而发生移动。
另外的不同之处在于，在步骤S41和S49的每个步骤中，砂轮头19 首先移动位置补偿量a/2和快速进给量的总和，然后以粗磨进^il率移 动粗磨切入量，并进一步以精磨进给速率前,磨切入量以执行精磨； 在步骤S42和S50的每个步骤中，砂轮头19通it^i^lt磨切入量、粗 磨切入量、快速进给量以及位置补偿量a/2的总和而后退到最初的磨削 起始点。
此夕卜，作为在步骤S51中计算下一尺寸测量间隔X的值时使用的上 a达式l的因数的加工误差a表示在最后的加工后尺寸控制时确定的 加工误差与在当前的加工后尺寸控制时确定的加工误差之间的差值。在 对无需进行加工后尺寸控制的各个工件的加工中，也就是说，在对*^ 的加工后尺寸控制与下一加工后尺寸控制之间所磨削的各个工件的加 工中，在步骤S59中将快速ii^后的粗磨切入量设定为位置补偿量a/2 和粗磨切入量之和。因此，在第二实施例中同样能够防止执行任何对于 尺寸控制所不必要的测量，从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过
缩短加工周期来提高生产率。然而，仍能够获得完全满;ua工能力的产 (第三实施例)
在上述第一和第二实施例中，已经对接连地磨削每个均具有一个 非圆部分的工件的情况进行了描述。然而，本发明能够等同地应用于一 个圆筒形磨床，该圆筒形磨床用于接连地磨削每个均具有待磨削的圆筒 形部分的多个工件。将在下文中将应用了本发明的圆筒形磨床作为第三 实施例进行描述。在第三实施例中，将描述与前述第一实施例的不同之 处，而对与第一实施例相同的构造和功能予以则不再详细描述。
目前，已经将执行在对工件进行磨削IMt的同时对工件的尺寸i^行测量的所谓的"加工中尺寸控制"付诸实践。"加工中尺寸控制"是一 种公知的磨削方法，其中，基于控制设备事先计算出的切入量来移动砂 轮头并在工件的加工操作中通过在加工中使用的计量器(工件测量设 备)来测量工件的直径，以在工件直径达到目标尺寸时停止加工。在加
工中尺寸控制下的加工中，通常情况是根据磨床的暖机状态等，在控 制设备计算出的砂轮头理论切入量与加工中尺寸控制下砂轮头实际切 入的实际切入量之间产生误差a。在这种情况下，磨削起始点被补偿对 应于所述误差的一半a/2的位置补偿量，并且在不受加工中尺寸控制的 情况下，利用位于从补偿后的磨削起始点前进了控制设备所计算出的切 入量的砂轮头上的砂轮顺次磨削待加工的每个工件。然而，由于不受加 工中尺寸控制的待加工工件的数目是基于事先设定的值来确定的，所以 存在频繁执行不必要的加工中尺寸控制的可能。
在第三实施例中，砂轮头的磨削起始点首先被补偿对应于在对砂轮 所磨削的工件部分的加工中尺寸控制下所计算出的理论值与所测得的 实际尺寸之间的误差a的位置补偿量，然后，通过尺寸测量间隔设定装 置来设定除最后一个工件外的在不受加工中尺寸控制的情况下所应当 磨削的工件的数目X。换句话说，尺寸测量间隔设定装置设定作为在最 后的或前一加工中尺寸控制后磨削的工件中的最后一个且应当在下一 加工中尺寸控制下进行磨削的工件的序数作为下一尺寸测量间隔X。在 设定工件的数目或序数X作为下一尺寸测量间隔时(步骤S82 )，通过 将初始位置补偿装置在当前尺寸测量间隔期间对最后一个工件确定的 位置补偿量(即，误差a的一半a/2)除以在当前尺寸测量间隔期间磨 削的工件的数目(n)来计算单位或平均位置补偿量(a/2/n)。然后，基 于该单位或平均位置补偿量(a/2/n)来设定作为下一测量间隔的工件数 目或序数(X)。
图7示出了在第三实施例中用于设定下一尺寸测量间隔的流程图3 (由步骤S65至S94组成)。与前述第一实施例的一个不同之处在于 在分别对应于图3的步骤S4和S13的各个步骤S68和S76中，执行加 工中尺寸控制，使得磨削操作在由尺寸测量设备18测量工件的直径的 情况下进行。另外的不同之处在于因为在各个步骤S68和S76期间已 经进行了工件直径的尺寸测量，图7所示的流程图3不包括对应于图3 的步骤S6和S15的步骤；并且，在分别对应于步骤S9和S18的各个步骤S72和S80涉及与精磨同时执行的加工中尺寸控制(即，工件直径由 尺寸测量设备18测量情况下的磨削^Mt控制)。除了上述这些步骤，此 第三实施例与前述第一实施例都相同。因此，在此第三实施例中，由于 用于尺寸控制的下一尺寸测量间隔是根据磨床的最新状态确定的，所以 同样能够防止执行任何对于尺寸控制所不必要的测量，从而能够高效地 执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提高生产率。然而，仍能够 获得完全满足加工能力的产品。
(第四实施例)
在上述第三实施例中，在加工过程中同时获得的加工中测得数据 被用作实际测得的尺寸数据。然而，不限于使用加工中测得数据，还能 够像上述第一实施例那样对砂轮头的磨削起始点补偿一个位置补偿量， 该位置补偿量对应于砂轮所磨削工件的由加工后尺寸设定设备在磨削 过程中测得的实际值与计算得到的理论值之间的误差。在这种情况下， 除了在对磨削起始点的最后或前一补偿之后的下 一尺寸测量间隔期间 所最后磨削的工件之外，其他工件的磨削都是在不受加工后尺寸控制的 情况下在加工中尺寸控制下进行的。在设定工件的数目或序数X作为下 一尺寸测量间隔时(步骤S114),通过将初始位置补偿装置在当前的尺 寸测量间隔中对最后一个工件确定的位置补偿量(即，误差a的一半a/2 ) 除以在当前的尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目(n)来计算单位或 平均位置补偿量(a/2/n)。然后，基于该单位或平均位置补偿量(a/2/n) 通过尺寸测量间隔设定装置来设定作为下一测量间隔的工件数目或序 数(X)。
图8示出了在第四实施例中的加工后尺寸控制情况下设定下一尺寸 测量间隔中所用的流程图4 (由步骤S95至S126组成)。与前述第一实 施例的一个不同之处在于在对应于图3所示的步骤S4和S13的各个 步骤S98和S107中，在加工中尺寸控制下对工件进行磨削，同时由尺 寸测量设备18测量工件的直径。另外的不同之处在于在分别对应于 图3的步骤S9和S18的各个步骤S103和S112中，在对工件进行精磨 的同时执行加工中尺寸控制(即，工件直径由尺寸测量设备18测量情 况下的磨削操作控制)；并且，在分别对应于图3的步骤S28和S29的 各个步骤S122和S123中，当在加工中尺寸控制下测量工件的直径时， 执行对工件的粗磨和精磨。除了上述以外的步骤都与前述第 一实施例相同。因此，在此第四实施例中，由于用于尺寸控制的下一尺寸测量间隔 是根据磨床的最新状态确定的，所以同样能够防止执行任何对于尺寸控 制所不必要的测量，从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加
工周期来提高生产率。然而，仍能够获得完全满;ua工能力的产品。
第四实施例中的本发明不仅能够同样应用于前述第 一实施例中，还 能够应用于前述第二实施例中的加工后尺寸控制，在前述第一实施例
中，在每次执行加工后尺寸控制时，将磨削起始点移动误差a的一半a/2， 以在接连磨削多个工件后对砂轮头19的位置补偿相同的量，并且，砂 轮头19在后退操作中后退到补偿磨削起始点，在前述第二实施例中， 砂轮头19被控制成在后退操作中后退到最初的磨削起始点，而不改变 最初的磨削起始点，并且，即使在对前述第二实施例进行了这种改型的 情况下，也能够获得与在前述第二实施例中所实现的相同的效果。
所有上述实施例都是以接连地磨削具有一个待磨部分的多个工件 的形式来描述的。然而，上述实施例可同样以接连地磨削每个工件的多 个部分和接连地磨削多个这种工件的形式来实施。
对上述实施例中的各种特征和多个伴随的优点总结如下
在图3中典型示出的上述第一实施例中，在设定应当于在前一位置 补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔 期间磨削的工件的数目时，基于将初始位置补偿装置在当前的尺寸测量 间隔期间对最后一个工件确定的位置补偿量(a/2)除以在当前尺寸测 量间隔期间磨削的工件的数目(n)而得到的单位或平均位置补偿量 (a/2/n)来设定在下一尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目。因此，能 够根据磨床在当前尺寸测量间隔期间的最新状态来设定用于尺寸控制 的尺寸测量间隔，并能够防止执行任何对于尺寸控制所不必要的测量， 从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提高生产
率。然而，仍能够获得完全满;ua工能力的产品。
此外，在图3中典型示出的上述第一实施例中，基于待磨削部分的 公差和磨床的加工能力来设定目标精度(P )，然后基于目标精度(P) 与平均加工误差U/n)的商，即，通过将目标精度(P)除以平均加工
误差(a/n)，来设定应当在下一尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目。 因此，能够根据磨床在当前的尺寸测量间隔期间的最新状态为尺寸控制
19设定尺寸测量间隔，并能够防止执行任何对于尺寸控制所不必要的测 量，从而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提高生
产率。然而，仍能够获得完全满;ua工能力的产品。
在图4中典型示出的上述第二实施例中，在设定应当于在前一位置
补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔 期间磨削的工件的数目时，通过将砂轮头位置补偿装置在前一尺寸测量 间隔和当前尺寸测量间隔期间对相应的最后工件确定的位置补偿量
Ul/2， a2/2)之间的差值Ul/2-a2/2)除以在当前尺寸测量间隔期间 磨削的工件数目(n)计算出平均位置补偿差值{ Ul/2-a2/2) /n}，然后 基于该平均位置补偿差值设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工 件数目。因此，能够根据磨床的最新状态设定用于尺寸控制的下一尺寸 测量间隔，并能够防止执行任何对于尺寸控制执行所不必要的测量，从 而能够高效地执行加工后尺寸控制并通过缩短加工周期来提高生产率。
显然，可以根据上述教示对本发明进行各种修改和变型。因此应当 理解，在权利要求的范围内，可以与此处具体描述不同的方式来实施本 发明。
权利要求
1.一种用于磨床的加工后尺寸控制设备，所述磨床具有工件支撑设备，所述工件支撑设备用于以可绕旋转轴线旋转的方式支撑工件；砂轮头，所述砂轮头以可旋转的方式承载砂轮并且能够在与所述旋转轴线交叉的方向上相对于工件移动；以及用于测量工件尺寸的尺寸测量设备；所述加工后尺寸控制设备包括初始位置补偿装置，所述初始位置补偿装置用于控制所述尺寸测量设备来测量由位于沿所述方向前进预定量的砂轮头上的砂轮磨削的工件部分的实际尺寸，并用于对所述砂轮头的初始位置补偿一个位置补偿量，所述位置补偿量对应于所述实际尺寸与通过计算得到的当所述砂轮头前进所述预定量时所述工件部分应当达到的理论尺寸之间的差值；以及尺寸测量间隔设定装置，所述尺寸测量间隔设定装置用于设定在前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目，所述前一位置补偿操作和下一位置补偿操作都由所述初始位置补偿装置执行；其中，所述尺寸测量间隔设定装置通过将所述初始位置补偿装置在当前尺寸测量间隔期间对最后一个工件确定的位置补偿量除以在当前尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿量，然后基于所述平均位置补偿量设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目。
2. —种用于磨床的加工后尺寸控制设备，所i^床具有床身；工 作头，所述工作头安装在所述床身上并以可旋转的方式支撑工作主轴， 所述工作主轴用于支撑待磨削的具有非圆部分的工件；砂轮头，所述砂 轮头以可旋转的方式承载砂轮并在所述床身上安装成能够沿与所述 工作主轴的旋转轴线垂直的方向来回移动；控制设备，所述控制设备 用于控制所述工作主轴和所述砂轮头，以在使所述砂轮头沿进给方向 前进而抵靠所述非圆部分切入所述砂轮的同时通过根据限定所述非 圆部分的最终加工形状的轮廓数据使所述工作主轴的旋转与所述砂 轮头的来回移动相关联来执行轮廓产生运动；以及用于测量所述非圆部分的尺寸的尺寸测量设备；所述加工后尺寸控制设备包括初始位置补偿装置，所述初始位置补偿装置用于控制所述尺寸测 量设备来测量在执行所述轮廓产生运动时由位于切入了第一切入量 的砂轮头上的砂轮磨削后的所述非圆部分的实际尺寸，用于对所述砂 轮头的初始位置补偿一个位置补偿量，所述位置补偿量对应于所述实 际尺寸与计算得到的在执行所述轮廓产生运动时所述砂轮头前进了 所述第一切入量的时候所述非圆部分应当达到的理论尺寸之间的差 值，然后用于操作所述控制设备，使得在执行所述轮廓产生运动时所 述砂轮头前进第二切入量；以及尺寸测量间隔设定装置，所述尺寸测量间隔设定装置用于设定在 前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺 寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目，所述前一位置补偿操作和下 一位置补偿操作都由所述初始位置补偿装置执行；其中，所述尺寸测量间隔设定装置通过将所述初始位置补偿装置 在当前尺寸测量间隔期间对最后一个工件确定的位置补偿量除以在 当前尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿量，然 后基于所述平均位置补偿量设定在下 一 尺寸测量间隔期间应当磨削 的工件的数目。
3.如权利要求1或2所述的加工后尺寸控制设备，其中，所述尺寸 测量间隔设定装置基于待磨削部分的公差和磨床的加工能力来设定 目标精度，然后基于通过将所述目标精度除以所述平均位置补偿量而 得到的商来设定在所述下 一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数 目。
4. 一种用于磨床的加工后尺寸控制设备，所述磨床具有工件支 撑设备，所述工件支撑设备用于以可绕旋转轴线旋转的方式支撑工 件;砂轮头，所述砂轮头以可旋转的方式承载砂轮并且能够在与所述 旋转轴线交叉的方向上相对于所述工件移动；以及用于测量工件尺寸 的尺寸测量设备；所述加工后尺寸控制设备包括砂轮头初始位置补偿装置，所述妙、轮头初始位置补偿装置用于控 制所述尺寸测量设备来测量由位于沿所述方向前进预定量的砂轮头 上的砂轮磨削的工件部分的实际尺寸，并用于对所述砂轮头的初始位 置补偿一个位置补偿量，所述位置补偿量对应于所述实际尺寸与计算 得到的在所述砂轮头前进所述预定量时所述工件部分应当达到的理论尺寸之间的差值；以及尺寸测量间隔设定装置，所述尺寸测量间隔设定装置用于设定在 前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺 寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目，所述前一位置补偿操作和下 一位置补偿操作都由所述砂轮头初始位置补偿装置执行；其中，所述尺寸测量间隔设定装置通过将所述砂轮头初始位置补 偿装置分别在前一尺寸测量间隔期间和当前尺寸测量间隔期间对相 应的最后工件确定的位置补偿量之间的差值除以在当前尺寸测量间 隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿差值，然后基于所述平 均位置补偿差值设定在下 一 尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数 目。
5. —种用于磨床的加工后尺寸控制设备，所述磨床具有床身； 工作头，所述工作头安装在所述床身上并以可旋转的方式支撑工作主轴 的，所述工作主轴用于支撑待磨削的具有非圆部分的工件；砂轮头，所 述砂轮头以可旋转的方式承载砂轮并在所述床身上安装成能够沿与 所述工作主轴的旋转轴线垂直的方向来回移动；控制设备，所述控制 设备用于控制所述工作主轴和所述砂轮头，以在使所述砂轮头沿进给 方向前进而抵靠所述非圆部分切入所述砂轮时通过根据限定所述非 圆部分的最终加工形状的轮廓数据使所述工作主轴的旋转与所述砂 轮头的来回移动相关联来执行轮廓产生运动；以及用于测量所述非圆 部分的尺寸的尺寸测量设备；所述加工后尺寸控制设备包括砂轮头初始位置补偿装置，所述砂轮头初始位置补偿装置用于控 制所述尺寸测量设备来测量在执行所述轮廓产生运动的时候由位于 切入了第 一切入量的砂轮头上的砂轮磨削后的所述非圆部分的实际 尺寸，用于对所述砂轮头的初始位置补偿一个位置补偿量，所述位置补偿量对应于所述实际尺寸与计算得到的在执行所述轮廓产生运动 时所述砂轮头前进了所述第一切入量的时候所述非圆部分应当达到 的理论尺寸之间的差值，然后用于操作所述控制设备，使得在执行所述轮廓产生运动时所述砂轮头前进第二切入量；以及尺寸测量间隔设定装置，所述尺寸测量间隔设定装置用于设定在 前一位置补偿操作后开始并与下一位置补偿操作一起结束的下一尺 寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目，所述前一位置补偿操作和下 一位置补偿操作都由所述砂轮头初始位置补偿装置执行；其中，所述尺寸测量间隔设定装置通过将所述砂轮头初始位置补 偿装置分别在前一尺寸测量间隔期间和当前尺寸测量间隔期间对相 应的最后工件确定的位置补偿量之间的差值除以在当前尺寸测量间 隔期间磨削的工件的数目来计算平均位置补偿差值，并基于所述平均 位置补偿差值设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目。
6.如权利要求4或5所述的加工后尺寸控制设备，其中，所述尺寸 测量间隔设定装置基于待磨削部分的公差和磨床的加工能力来设定 目标精度，然后基于通过将所述目标精度除以所述平均位置补偿差值 而得到的商来设定在所述下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的 数目。
全文摘要
本发明提供一种加工后尺寸控制设备，其设置有初始位置补偿装置，用于控制尺寸测量设备来测量工件部分的实际尺寸，并用于对砂轮头的初始位置补偿对应于实际值与计算得到的理论值之间的差值的位置补偿量；和尺寸测量间隔设定装置，用于设定于在前一初始位置补偿操作后开始并与下一初始位置补偿操作一起结束的下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目。尺寸测量间隔设定装置基于将在当前尺寸测量间隔期间磨削的最后一个工件的位置补偿量除以在当前尺寸测量间隔期间磨削的工件的数目而得到的平均位置补偿量设定在下一尺寸测量间隔期间应当磨削的工件的数目。
文档编号B24B19/12GK101549476SQ20091012913
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月25日 优先权日2008年3月31日
发明者井上胜晴, 山口智久 申请人:株式会社捷太格特