[发明专利]一种基于功率信号的磨削消空程与防碰撞方法

说明书

本发明涉及一种基于功率信号的磨削消空程与防碰撞方法，采样主轴静止功率k；采样主轴空转功率d；采样主轴试磨削最大功率m；根据上述功率信号设定参考设定值h，h值在k与d之间；通过试磨削最大功率信号m和主轴空转功率信号d的差值来确定设定比例系数a，并建立相对d的消空程控制线d+d*a；设置防碰撞控制线b，b>m；通过几条控制线的设定，结合数控机床数控系统与数据采集卡交互来避免机床主轴砂轮在整个工件毛坯余量内以空程速度进行撞击，通过对控制信号的延时设置解决了磨削工件毛坯形状不规则导致消空程失效问题。利用自动检测功率传感器与数据采集卡是否正常来防止消空程发生故障。方法对提高磨削加工效率和磨削加工质量具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种机床控制技术，特别涉及一种基于功率信号的磨削消空程与防碰撞方法。

背景技术

磨削消空程与防碰撞是磨削加工常用的提高磨削加工效率及提高机床安全措施的方法，目前市场上有多家公司专业生产磨削消空程与防碰撞系统，如意大利的Marposs公司、美国的SBS公司等，而这些公司大多采用声发射传感器信号来进行磨削消空程/防碰撞。由于声发射信号的安装条件要求较高，成本大，容易受到外界环境影响等，在很多磨削加工场合难以应用。

实际磨削加工表明，磨削功率信号与声发射传感器信号相比，具有安装方便、成本低、受外界环境影响小的特点，功率传感器信号响应时间可达到20毫米内，满足磨削消空程与防碰撞要求。目前市场上也有利用磨削功率信号对数控机床进行消空程/防碰撞的产品，但由于磨削功率信号会随着主轴运行时间发生漂移，目前产品难以对磨削功率信号消空程与防碰撞功能进行实际应用。

发明内容

本发明是针对磨削功率信号会随着主轴运行时间发生漂移对磨削消空程功能影响的问题，提出了一种基于功率信号的磨削消空程与防碰撞方法，利用自动检测功率传感器与数据采集卡是否正常来防止消空程发生故障，通过数控机床数控系统与数据采集卡交互来避免机床主轴砂轮在整个工件毛坯余量内以空程速度进行撞击，通过对控制信号的延时设置解决了磨削工件毛坯形状不规则导致消空程失效问题。

本发明的技术方案为：一种基于功率信号的磨削消空程与防碰撞方法，将功率传感器安装于机床主轴变频器输出端处，并将数据采集控制卡与功率传感器信号线连接，将数据采集控制卡的开关输入/输出与数控机床数控系统连接，磨削消空程与防碰撞的磨削加工循环控制如下：

1)磨削加工循环前，首先，测试值采集：主轴静止时，采样主轴静止功率k；主轴空转时，采样主轴空转功率信号d；及对主轴试磨削时，采样主轴试磨削最大功率m；

然后，设定相关值：根据上述功率信号设定参考设定值h，h值在k与d之间；设定比例系数a，a是通过试磨削最大功率信号m和主轴空转功率信号d的差值m-d来确定，并建立相对d的消空程控制线d+d*a；设置防碰撞控制线b，b>m；

2)防碰撞控制：当机床磨削加工循环开始后，防碰撞启用，判断测试功率信号是否大于触发防碰撞控制线b，如果测试功率信号大于b，数控系统输出PLC_o2到机床，则机床进给程序停止，机床主轴迅速回退；

3)消空程控制：每次磨削加工循环开始时，数控机床输出数控系统检查信号PLC_i1高电平信号，当数据采集控制卡接收到PLC_i1高电平信号时进行一次主轴空转功率信号d采样，同时自动进行功率传感器及数据采集控制卡是否处于正常工作状态检查，检查正常后数据采集控制卡输出一个PLC_o3高电平信号给数控系统，当数控系统接收到PLC_o3高电平信号后，机床主轴以快进速度快速接近工件，当测试功率信号大于消空程控制线d+d*a时，输出一个PLC_o1高电平信号给数控机床数控系统，消空程结束，机床主轴立刻转换成定程磨削加工速度进行磨削加工，如果在数控系统发出的PLC_i1高电平区域内没有产生消空程PLC_o1高电平信号，在PLC_i1转换成低电平时，机床主轴自动转入定程磨削过程；