[发明专利]用于外圆切入磨削工件圆度误差实时计算方法

摘要

本发明涉及一种用于外圆切入磨削工件圆度误差实时计算方法，先对驻留阶段磨削功率值测定，首先进行一次试加工，记录驻留阶段开始时的第一个功率值及之后的功率值；然后，建立磨削过程轮廓轨迹方程，通过进给阶段和驻留阶段实际材料去除量的变化关系建立磨削过程轮廓轨迹方程；最后，实时计算工件圆度误差，通过工件外圆轮廓极坐标方程可得出任意时刻工件的外圆轮廓，并结合圆度误差最小二乘法求出工件的圆度误差。该计算方法可以对外圆切入磨削过程中任意时刻工件圆度误差进行计算，在计算结果达到圆度误差要求时停止磨削，可提高磨削加工效率，节约生产成本。

主权项

一种用于外圆切入磨削工件圆度误差实时计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)驻留阶段磨削功率值测定：首先进行一次试加工，在驻留阶段开始时对磨削功率进行过滤采集，记录驻留阶段开始时刻的第一个功率值记为pstart，随后每隔△T时间间隔对功率进行采集，第i次采集到的功率值记为pi，i的取值为1,2,3…；2)建立磨削过程工件轮廓轨迹方程：外圆切入式磨削过程分为进给阶段和驻留阶段，利用步骤1)驻留阶段实验测量值计算时间常数τ，用加权线性最小二乘法对其处理，计算表达式为：τ=ΣPi2ti2ΣPi2tiloge(Pi/Pstart)]]>ti为第i次采集功率时的时刻，ti＝i·ΔT；pi为第i次采集的功率值；根据工件材料去除量的变化关系，外圆切入磨削加工过程轮廓轨迹方程表达式如下：ρ(θ)=r0-1-sgn(30θπnw-t1)2vf(30θπnw-τ+τe-30θπnwτ)-1+sgn(30θπnw-t1)2vf(t1-τe-(30θπnw-t1)τ)]]>上式中：r0为工件初始半径；θ为工件的旋转角度；nw为工件转速；t′1为进给阶段加工时间；vf为数控指令进给速度；3)实时计算工件圆度误差：在工件被加工到t′0时刻时，工件轮廓极坐标方程表达式中旋转角度θi的取值范围为：πnwt0′30-2π≤θi≤πnwt0′30;]]>t′0时刻工件轮廓曲线极坐标方程表达式为：ρ(θi)=r0-1-sgn(30θiπnw-t1)2vf(30θiπnw-τ+τe-30θiπnwτ)-1+sgn(30θiπnw-t1)2vf(t1-τe-(30θiπnw-t1)τ)]]>建立t′0时刻工件圆度误差计算模型，工件轮廓轨迹曲线极坐标方程为ρ(θi)，o1为工件的回转中心，以o1为极点建立坐标系，令O(a,b)为最小二乘圆圆心，r为最小二乘圆半径，e为工件回转中心与最小二乘圆的偏心距，即e＝|o1o|，ρ(θi)各点到最小二乘圆圆周的径向偏差为hi，o1o与极轴的夹角为ε,w为工件轮廓轨迹上的任一点，|wo1|＝|ρ(θi)|，hi＝ρ(θi)‑r‑acos(θi)‑bsin(θi)，a＝ecos(ε)，b＝esin(ε)根据圆度误差最小二乘圆原理，最小二乘圆就是使该圆心到实际轮廓上各点的距离平方和最小，即`minF(a,b,r)=∫πnwt0′30-2ππnwt0′30(ρ(θi)-r-acos(θi)-bsin(θi))2dθi]]>求取圆心坐标(a,b)，求出工件轮廓各点到最小二乘圆圆心的距离，其表达式为：f=(ρ(θi)cos(θi)-a)2+(ρ(θi)sin(θi)-b)2]]>式中：f为工件轮廓各点到最小二乘圆圆心的距离，求得的f最大值和最小值并将其代入下式，求出t′0时刻的圆度误差h值，h＝fmax‑fmin。