一种控制磨床砂轮进给的方法与流程

本发明涉及机械磨削加工技术领域，具体为一种控制磨床砂轮进给的方法。

背景技术：

在人类的发展历史中，追求更高的生产效率一直是我们所面临的永恒的课题。目前，由于数控加工领域在速度、加速度、精度以及工作行程方面的需求越来越高，为了使得机床具有更高的效率，我们仔细研究了磨床的工作过程，发现在其工作循环中，由于被加工工件毛坯的尺寸大小不一，为了确保磨削砂轮不会撞击工件，从开始快速进给到磨削，有段进给的空程时间，如果能够使得这段时间缩短，就一定能够提高其工作效率。

现有技术中有采用例如激光测量法和超声波声呐测量法等来使得这段时间缩短，实现砂轮的快速进给，然而这些方法不但需要增加额外的测量设备，增加了系统的成本和复杂性；而且，这些测量方法对现场的环境要求高，不能有水雾、火花，不能有环境噪音，否则影响测量效果，现场实际使用时测量的可靠性不高，最终大多被放弃使用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种控制磨床砂轮进给的方法，能够实现砂轮的快速进给，可以准确地判断砂轮与工件接触的时间点并减速进入正常磨削过程，提高了磨床工作效率。

其技术方案是这样的：一种控制磨床砂轮进给的方法，包括电控连接的控制器、进给系统、变频器、主轴电机、砂轮，其特征在于：所述控制器发出采样指令，对砂轮进给过程的变频器的工作电流进行采样，将所采样的变频器的工作电流转换成检测信号，所述控制器根据检测信号控制进给系统，从而控制砂轮的进给。

进一步的，通过控制器启动变频器使得主轴电机带动砂轮运行到正常磨削转速，控制器向变频器发出采样信号，变频器采集其自身的工作电流并进行检测信号H的运算，控制器控制伺服电机带动砂轮快速进给，砂轮到达工件时变频器的检测信号设定为到达阈值H1，当变频器检测到检测信号H将大于工件到达阈值H1，变频器发送到达信号给控制器，控制器控制进给系统使得砂轮减速进入磨削工序。

进一步的，砂轮与工件的发生过度碰撞时变频器的检测信号设定为过度碰撞阈值H2，当变频器检测到检测信号H将大于过度碰撞阈值H2，变频器发送碰撞信号给控制器，控制器控制进给系统停止进给并控制砂轮退回原位。

进一步的，通过控制器启动变频器使得主轴电机带动砂轮运行到正常磨削转速；控制器控制进给系统带动砂轮快速进给，控制器向变频器发出采样信号，变频器采集其自身的工作电流I，根据工作电流I得到检测信号H，检测信号Hn=(H_n-1*7+In)/8，Hn为当前监测信号，H_n-1上一次监测信号，In为当前工作电流参数，采集砂轮运行到正常磨削转速时变频器工作电流I得到基准检测信号Hb，根据基准检测信号Hb可得砂轮到达工件时的阈值H1=(1+x1/100)*Hb，x1为“砂轮到达工件”的阈值百分比,x1为用户根据现场加工工件预先在变频器中设置的参数，当变频器检测到检测信号H大于工件达到阈值H1，向控制器发出到达信号，控制器向进给系统发减速指令进行减速，使得砂轮减速进入磨削工序。

进一步的，根据基准检测信号Hb取得砂轮与工件的发生过度碰撞时的阈值H2=(1+x2/100)*Hb，x2为“砂轮与工件过度碰撞”的阈值百分比，x2为用户根据现场加工工件预先在变频器中设置的参数，当变频器检测到检测信号H大于过度碰撞阈值H2，向控制器发出过度碰撞信号，控制器向进给系统发出停止进给指令，控制进给系统停止进给并控制砂轮退回原位。

本发明的控制磨床砂轮进给的方法，能够实现砂轮的快速进给功能，通过采集变频器其自身的工作电流并通过运算取得检测信号H，可以准确地判断砂轮与工件接触的时间点，当砂轮与工件刚一接触，控制器控制进给系统减速，进入正常磨削过程。磨床控制器通过驱动主轴的变频器的电流获得检测信号对进给系统进行控制，无需增加额外的测量设备，成本低、可靠性高，不受工作环境限制，通过快速进给功能的实现，缩短每个工件的加工时间，使得磨床的工作效率有了较大的提高，而且适用范围广泛，对磨床的进给行程长短以及加工工件大小没有任何要求，只要没有接触，均可以快速进给，缩短了进给的空程时间；实现了防过度碰撞功能，通过检测变频器自身的工作电流发现是否砂轮与工件发生过度碰撞，一旦检测到过度碰撞，控制器控制进给系统让其停止进给返回原点，防止了工件报废，也避免了可能发生的安全事故，保证设备的加工精度，延长设备的使用。

附图说明

图1为本发明的磨床系统的示意图；

图2为本发明的控制磨床砂轮进给的方法的控制器的工作流程图；

图3为本发明的控制磨床砂轮进给的方法的变频器的工作流程图。

具体实施方式

根据本发明的权利要求和发明内容所公开的内容，本发明的技术方案具体如下所述。

见图1、图2、图3，本发明的一种控制磨床砂轮进给的方法，包括电控连接的控制器1、进给系统2、变频器3、主轴电机4、砂轮5，工件6通过工件夹具7夹持，控制器控制变频器3和进给系统2，控制器为PLC或者CNC或者单片机，变频器3驱动主轴电机4，带动砂轮5转动，控制器发出采样指令，对砂轮进给过程中的变频器的工作电流进行采样，将所采样的变频器的工作电流转换成检测信号，控制器根据检测信号控制进给系统，从而控制砂轮的进给，具体控制方法如下：

通过控制器1启动变频器3使得主轴电机4带动砂轮5运行到正常磨削转速；控制器1向变频器3发出采样信号8，变频器采集其自身的工作电流I，根据工作电流I获得检测信号H，检测信号H的计算公式为Hn=(H_n-1*7+In)/8，Hn为当前监测信号，H_n-1上一次监测信号，In为当前工作电流参数，采集砂轮运行到正常磨削转速时变频器工作电流I得到基准检测信号Hb；

快速进给功能的实现：

根据基准检测信号Hb可以获得砂轮到达工件时的工件到达阈值H1=(1+x1/100)*Hb，x1为“砂轮到达工件”的阈值百分比,x1为用户根据现场加工工件预先在变频器中设置的参数，控制器1控制进给系统2带动砂轮5快速进给，当变频器发现检测信号H大于工件达到阈值H1，向控制器发出到达信号9，控制器向进给系统发减速指令进行减速，使得砂轮减速进入磨削工序；

防过度碰撞功能的实现：

根据基准检测信号Hb获得砂轮与工件的发生过度碰撞时的过度碰撞阈值H2=(1+x2/100)*Hb，x2为“砂轮与工件过度碰撞”的阈值百分比，x2为用户根据现场加工工件预先在变频器中设置的参数，控制器1控制进给系统2带动砂轮5快速进给，当变频器发现检测信号H大于过度碰撞阈值H2，向控制器发出过度碰撞信号10，控制器向进给系统发出停止进给指令，控制进给系统停止进给并控制砂轮退回原位。

见图3，变频器的工作过程：变频器初始化后启动运行，使得主轴电机4带动砂轮5运行到正常磨削转速，接收到控制器的采样指令后采集自身的工作电流，首次采样后获得基准检测信号Hb，工件到达阈值H1，过度碰撞阈值H2，变频器实时根据采样的工作电流计算检测信号H，当发现检测信号H大于工件到达阈值H1，向控制器输出到达信号9，当发现检测信号H大于到过度碰撞阈值H2，向控制器输出过度碰撞信号10。

工件到达阈值H1的设定是为了提前判断是工件否到达工件，过度碰撞阈值H2的设定是为了提前判断工件是否发生碰撞，如果直接对电流进行检测到电流过大时往往已经到达工件或者发生碰撞。

本发明的控制磨床砂轮进给的方法具有以下优点：

1）本发明的控制磨床砂轮进给的方法采用的磨床结构简单、成本低、可靠性高，通过磨床的变频器的工作电流，取得砂轮与工件接触信号，通过磨床自带的控制器对进给系统进行控制，无需增加额外的测量设备，因而成本低、可靠性高，不受环境噪音限制。

2）实现了快速进给功能，缩短每个工件的加工时间，使得磨床的工作效率有了较大的提高；而且适用范围广泛，对磨床的进给行程长短以及加工工件大小没有任何要求，只要没有接触，均可以快速进给，缩短了进给的空程时间。

3）实现了防过度碰撞功能。在变频器发现检测信号超过碰撞阈值H2时，给控制器发送过度碰撞信号，控制器收到过度碰撞信号后通过进给系统让其停止进给返回原点，防止了工件报废，也避免了可能发生的安全事故，保证设备的加工精度，延长设备的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。