[发明专利]一种用于数控磨床的砂轮轮廓在位测量装置及方法

权利要求书

1.一种用于数控磨床的砂轮轮廓在位测量方法，其特征在于，测量方法基于如下装置实现：包括激光传感器、砂轮驱动部件、数控磨床，所述激光传感器安装在磨床主轴的右侧，并与数控磨床的控制装置相连，所述数控磨床的控制系统包括坐标存储模块和数据处理模块，所述砂轮驱动部件基于控制系统发出的指令行进或停止，所述坐标存储模块用于存储当前机床坐标以及砂轮移动过程中的触发点坐标，所述激光传感器用于采集砂轮边缘轮廓点信息，所述数据处理模块用于基于激光传感器采集的信息计算砂轮圆弧圆心在数控系统中的坐标，通过磨削作业不同阶段中砂轮圆弧半径的数值变化，得到砂轮的使用情况；

包括如下步骤：

步骤1、安装激光传感器，使用标准棒对激光传感器进行标定，确定激光传感器中点在数控磨床坐标中的精确位置；

步骤2、安装待测砂轮，将砂轮轴心移动至待测量中心位置，基于激光传感器反馈的信息得到砂轮长度和半径最大值，并将该数值存储于机床数控系统；

步骤3、选取多个砂轮轮廓待测点，逐个对砂轮轮廓待测点进行坐标采集，根据各测量点坐标采用最小二乘法拟合出测量点圆弧轮廓，根据砂轮圆弧起止点坐标求得圆弧对应的圆心角、圆心坐标及圆弧半径；

所述对激光传感器进行标定具体包括如下步骤：

步骤11、将校准棒移动至数控磨床的Z轴安全距离，此时距激光束距离为Ls，然后沿X轴将校准棒移动至待测量位置；

步骤12、沿Z轴将校准棒移动至待测量平面；

步骤13、将校准棒以快速进给速度Vmax沿X轴移动到激光光束中，待数控系统检测到激光信号发生变化时，沿X轴将校准棒回退距离X1’至左侧测量位M1，记录M1点坐标为（Xm1，Zm1）；

步骤14、将校准棒自左侧测量位M1处以最小进给速度Vmin多次移入激光光束，将多次测量测得的M1与激光信号变化点处距离的平均值记为X1；

步骤15、在激光束右侧重复步骤13和步骤14，确定右侧测量位M2 ，记录M2点坐标为（Xm2，Zm2），回退距离X2’，并测得M2与激光信号变化点处距离X2；

步骤16、确定激光束在最小进给速度Vmin下的中心位置X0，其满足X0=(X1+X2)/2，将该位置记录于数控系统中；

步骤17、确定激光束在最大进给速度Vmax下的中心位置X0’，其满足X0’=(X1’+X2’)/2，将该位置记录于数控系统中；

步骤18、同理确定上方测量位M3（Xm3，Zm3），测得激光束在不同进给速度下Z轴的中心位置Z0和Z0’，将该位置记录于数控系统中；

步骤19、确定激光变化点在数控磨床坐标系的精确位置为（X0，Z0），将标准棒在激光光束长度中点处分别沿X轴、Z轴工作平面穿过激光光束，在工作平面中激光信号发生变化点的坐标值即测量点坐标为（Xm，Zm），将该位置记录于数控系统中；

步骤110、将校准棒沿Z轴、X轴返回到起始安全位置，然后依次关闭激光传感器、数控磨床磨削轴。

2.根据权利要求1所述的一种用于数控磨床的砂轮轮廓在位测量方法，其特征在于，所述步骤3后还包括如下步骤：

步骤4、事先根据砂轮特性在机床数控系统中输入砂轮磨损评价标准；在砂轮首次经过磨削作业后执行测量步骤，得到测量砂轮总长度和砂轮最大圆弧半径，砂轮实测圆弧半径、砂轮圆弧圆心坐标，砂轮圆弧对应圆心角输出到数控系统中；

步骤5、在砂轮每次磨削作业后执行测量步骤，得到测量砂轮总长度和砂轮最大圆弧半径、砂轮实测圆弧半径、砂轮圆弧圆心坐标，砂轮圆弧对应圆心角，将测得的数据与砂轮首次执行测量步骤得到的数据做差，计算出砂轮磨损值，得到砂轮实测圆弧半径变化量；

步骤6、比较实测圆弧半径变化量与砂轮磨损评价标准的公差大小，对砂轮磨损状况进行评价。