專利名稱：一種典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磨削加工的工藝直接影響到典型零件加工的效率、質(zhì)量和零件加工穩(wěn)定性與零件
質(zhì)量一致性。通用零件的磨削加工，具有多種技術(shù)要求，一股采用通用磨床對其進行加工，而磨 床的數(shù)控系統(tǒng)則更多地配套通用的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的功能以滿足機床的運動要求與零 件加工的精度要求為目標(biāo)，通過人工對工藝參數(shù)的選擇，滿足多種零件多種技術(shù)要求的需要。典型零件的磨削加工，一股加工效率、加工精度與加工質(zhì)量要求更高，具有特定單 一技術(shù)要求，國內(nèi)一股采用一種專用磨床對其進行磨削加工，滿足機床的運動要求。而如何 對典型零件特定的技術(shù)要求，制定特定的最優(yōu)加工工藝，提高典型零件的加工的效率、質(zhì)量 和零件加工穩(wěn)定性與零件質(zhì)量一致性，國內(nèi)尚屬空白。國內(nèi)現(xiàn)有的專用磨床的數(shù)控系統(tǒng)，沒 有一種能適應(yīng)典型零件特定技術(shù)要求加工的專用數(shù)控系統(tǒng)，同樣采用通用的數(shù)控系統(tǒng)；用 這種數(shù)控系統(tǒng)進行加工時，憑人工對工藝參數(shù)的經(jīng)驗選擇，不能實時并最優(yōu)地反饋典型零 件特定磨削工藝參數(shù)對零件加工性能與加工質(zhì)量的影響。目前，典型零件的加工，基本上依靠工人手工的操作技能，磨削加工工藝與磨具對 磨削加工性能的因素沒有與機床的加工性能有機的聯(lián)系起來。用計算機處理磨削加工工藝 與磨具數(shù)據(jù)，國內(nèi)大都停留在磨削數(shù)據(jù)庫的一股性數(shù)據(jù)的查詢、檢索與下載等方面，目前對 工藝知識集成數(shù)控系統(tǒng)平臺基本為空白，對數(shù)控系統(tǒng)的二次開發(fā)則是停留在如何建立更加 友好的人機界面，因此，造成軟件數(shù)控系統(tǒng)對不同層次的典型零件工藝與磨具缺乏充分的 支持，工藝數(shù)據(jù)分散、知識集成接口混亂，測試方法及手段缺乏，具有工藝集成能力的數(shù)控 系統(tǒng)的生產(chǎn)仍處于“手工作坊”的方式。導(dǎo)致我國現(xiàn)有磨床的技術(shù)水平與潛力難以發(fā)揮，造 成生產(chǎn)效率低，質(zhì)量差，成本高，周期長。如何在一定的范圍內(nèi)將研發(fā)的工藝數(shù)據(jù)、磨具數(shù)據(jù)組織起來，篩選出不同材料、不 同零件最優(yōu)化的工藝與磨具的加工參數(shù)，建立工藝與磨具數(shù)據(jù)庫，通過開發(fā)其智能化的軟 件，將零件優(yōu)化的加工工藝知識，融合在磨床數(shù)控系統(tǒng)中，形成用戶工藝技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、 軟件技術(shù)與數(shù)控系統(tǒng)的成套技術(shù)體系與加工系統(tǒng)，為磨床產(chǎn)品的高質(zhì)量加工提供新的方法 與系統(tǒng)，有效提高零件的加工效率，降低加工成本，改善工件表面加工質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的 穩(wěn)定性與零件加工的一致性，具有很大的現(xiàn)實意義和開發(fā)價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，對典型零件特定的技術(shù) 要求，制定出專用特定的最優(yōu)加工工藝參數(shù)組，通過智能軟件的調(diào)入，在磨床數(shù)控系統(tǒng)中嵌 入多組專用磨削工藝與軟件，自動生成專用數(shù)控加工程序，以實現(xiàn)典型零件的高質(zhì)量磨削
3加工。提高磨削效率與加工質(zhì)量，確保零件加工的穩(wěn)定性與加工質(zhì)量的一致性。本發(fā)明所典型零件是指具有專用加工要求的特殊機械零件，包括汽車、船舶、航空 航天、國防等領(lǐng)域的各種專用的軸類零件，自由曲面零件，溝槽類零件等。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)的組成為(1)包含各類典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)的磨削工藝數(shù)據(jù)庫；(2)磨削加工智能軟件，該軟件可通過相應(yīng)接口調(diào)用所述磨削工藝數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)優(yōu) 化磨削工藝參數(shù)的自動調(diào)入、自動編程與自動加工；(3)所述磨削加工智能軟件嵌入磨床標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)；(4)嵌入接口程序，將磨削工藝數(shù)據(jù)庫中的各類典型零件工藝參數(shù)作為用戶進行 磨削加工時的參考，直接展現(xiàn)在嵌入了所述磨削加工智能軟件的磨床標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)之中。以下對本發(fā)明做出進一步說明。所述典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)(即最優(yōu)加工效率與質(zhì)量的典型零件磨削工 藝參數(shù))包括砂輪線速度，工件進給量，工作臺速度；即砂輪線速度，工件進給量，工作臺速 度，砂輪等對磨削力、磨削溫度、磨削表面質(zhì)量及磨除率的影響；砂輪線速度，工件進給量， 工作臺速度等對砂輪耐用度、磨削表面質(zhì)量與磨除率的影響等。磨削工藝包括典型零件材料的機械與力學(xué)性能(如典型零件材料的強度、硬度、 塑性、韌性、耐磨性和缺口敏感性等)；被加工典型零件的幾何尺寸、表面粗糙度、精度與表 面質(zhì)量；以及所述典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)。所述磨削工藝數(shù)據(jù)庫包括典型零件磨削磨具磨料模塊、磨削劑模塊、磨削工藝模 塊、砂輪修整模塊、磨削表面質(zhì)量模塊、磨削模型仿真模塊等。所述磨削加工智能軟件包括各類典型零件的加工工藝及典型的磨削仿真模型，如 典型零件磨削系統(tǒng)的磨削力模型、磨削熱模型、工件表面質(zhì)量統(tǒng)計模型等在內(nèi)的模型，工藝 仿真軟件等。軟件可模擬不同模型條件下的磨削質(zhì)量和系統(tǒng)響應(yīng)變化規(guī)律，定量反映各種 磨削參數(shù)之間的動態(tài)聯(lián)系，可預(yù)測出整個磨削循環(huán)期間的磨削特性、最終加工質(zhì)量、磨削力 和磨削熱的數(shù)值等。所述磨床標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)，可以是西門子840D系統(tǒng)；將各類典型零件的加工工藝及 典型的磨削仿真模型軟件嵌入在西門子840D的系統(tǒng)中，增加了數(shù)控系統(tǒng)的一個OEM用戶 專用功能，此功能包括友好的人機界面，依據(jù)仿真軟件的輸出的工藝結(jié)果，有多組典型零件 的粗磨與精磨的優(yōu)化組合磨削參數(shù)；并能方便的調(diào)用上述數(shù)據(jù)庫中的工藝參數(shù)進行磨削加 工，能自動計算實際加工典型零件的各種參數(shù)。由以上可知，本發(fā)明為一種典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，它將最佳 磨削工藝的組合與匹配，自動生成數(shù)控加工程序，實現(xiàn)自動化高質(zhì)量磨削加工，解決了傳統(tǒng) 典型零件的磨削加工主要依賴人工經(jīng)驗來進行磨削加工造成的磨削質(zhì)量與效率低下的問 題；采用該系統(tǒng)不僅可顯著地提高加工效率，提高磨削表面質(zhì)量，確保零件加工的穩(wěn)定性與 加工質(zhì)量的一致性，且操作簡單，快捷，可廣泛應(yīng)用于各種典型零件的數(shù)控磨削加工。


圖1是建立典型零件工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)的技術(shù)路線圖；圖2是一種實施例的磨削工藝數(shù)據(jù)庫模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍并不局限 于實施例所描述的范圍。建立本發(fā)明的數(shù)控磨削系統(tǒng)，包括以下實施內(nèi)容(1)典型零件特定磨削加工的高效高質(zhì)量工藝實驗；(2)典型零件特定磨削加工的高效高質(zhì)量工藝性能優(yōu)化；(3)典型零件加工工藝數(shù)據(jù)庫的建立；(4)典型零件的智能磨削加工工藝仿真模型與軟件的建立；(5)典型零件特定工藝軟件在數(shù)控系統(tǒng)中的嵌入；(6)在數(shù)控磨床上完成工藝的智能優(yōu)化與集成，對典型零件優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)的自動 調(diào)入、自動編程與自動加工，所加工的零件效率和質(zhì)量最優(yōu)。上述實施內(nèi)容的實現(xiàn)方法是1、典型零件的磨削加工的工藝與磨具實驗，獲得大量的工藝與磨具對加工效率與 質(zhì)量影響的規(guī)律。對典型零件高效低損傷工藝參數(shù)進行性能優(yōu)化，即將磨削效果優(yōu)化的高 效低損傷工藝參數(shù)提煉出來。2、建立一個包含各類典型零件的磨削工藝參數(shù)的磨削工藝數(shù)據(jù)庫。建立方法如 下先通過前兩步篩選好的高效低損傷工藝參數(shù)存儲起來作為優(yōu)化數(shù)據(jù)，再進行實例推理， 建立一個行之有效的規(guī)則庫，從而達到可以推斷出新的類似的典型零件的磨削加工數(shù)據(jù)。 最后把磨削效果、磨削損耗以及磨削效率與磨削加工的工藝方法之間建立一個與之對應(yīng)的 關(guān)系，使得數(shù)據(jù)庫能提前對磨削效果、磨削損耗以及磨削效率進行一定的預(yù)測。3、開發(fā)典型零件的磨削加工智能軟件，即調(diào)用所建立的磨削工藝數(shù)據(jù)庫，并且能 夠?qū)崿F(xiàn)典型零件優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)的自動調(diào)入、自動編程與自動加工，具體實施方法可以用VB 等編程軟件實現(xiàn)。4、典型零件工藝軟件在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)中的嵌入，即對數(shù)控系統(tǒng)進行適于專業(yè)磨削 的二次開發(fā)，方法是利用數(shù)控系統(tǒng)提供的HMI軟件包把自行設(shè)計的程序集成到標(biāo)準(zhǔn)的數(shù) 控系統(tǒng)中去，利用VB語言編程嵌入到OEM中，在OEM這個開發(fā)環(huán)境中，以特定的語言格式 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞；再利用VC++進行語言動態(tài)鏈接庫的開發(fā)，保證各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)一致 性、可靠性和數(shù)據(jù)共享；最后再建立接口程序，將磨削數(shù)據(jù)庫中的各類典型零件的工藝參數(shù) 作為用戶進行磨削加工時的參考，直接展現(xiàn)在二次開發(fā)的系統(tǒng)之中。這樣用戶就可以更加 方便地通過友好的人機界面進行磨削參數(shù)的選擇，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中以往加工的磨削數(shù)據(jù)加工 出符合要求的各類典型零件。實施例1 1、針對汽車凸輪軸典型零件，開發(fā)高速磨削工藝，優(yōu)化工藝路徑，工藝參數(shù)與磨削
結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，它的組成是(1)包含各類典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)的磨削工藝數(shù)據(jù)庫；(2)磨削加工智能軟件，該軟件可通過相應(yīng)接口調(diào)用所述磨削工藝數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)優(yōu)化磨 削工藝參數(shù)的自動調(diào)入、自動編程與自動加工；(3)所述磨削加工智能軟件嵌入磨床標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)；(4)嵌入接口程序，將磨削工藝數(shù)據(jù)庫中的各類典型零件工藝參數(shù)作為用戶進行磨削 加工時的依據(jù)，直接展現(xiàn)在嵌入了所述磨削加工智能軟件的磨床數(shù)控系統(tǒng)之中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，所述 典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)包括砂輪線速度，工件進給量，工作臺速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，所述 磨削工藝數(shù)據(jù)庫包括典型零件磨削基本原理模塊、磨具磨料模塊、磨削劑模塊、磨削工藝模 塊、砂輪修整模塊、磨削表面質(zhì)量模塊、磨削裝備模塊、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)模塊和數(shù)字化磨削模塊。數(shù) 據(jù)庫具有目錄服務(wù)、檢索查詢、在線瀏覽、數(shù)據(jù)下載功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，所述 磨削加工智能軟件包括各類典型零件的加工工藝及典型的磨削仿真模型軟件，軟件能夠模 擬不同模型條件下的磨削質(zhì)量和系統(tǒng)響應(yīng)變化規(guī)律，定量反映各種磨削參數(shù)之間的動態(tài)聯(lián) 系，能夠預(yù)測出整個磨削循環(huán)期間的磨削特性、最終加工質(zhì)量、磨削力和磨削熱的數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，所述 各類典型零件的加工工藝及典型的磨削仿真模型軟件包括典型零件磨削系統(tǒng)的磨削力模 型、磨削熱模型、工件表面質(zhì)量統(tǒng)計模型等在內(nèi)的模型，工藝仿真軟件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述典型零件磨削工藝優(yōu)化集成數(shù)控磨削系統(tǒng)，其特征在于，將 各類典型零件的加工工藝及典型的磨削仿真模型軟件嵌入在西門子840D的系統(tǒng)中，增加 數(shù)控系統(tǒng)的一個OEM用戶專用功能，此功能包括友好的人機界面，依據(jù)仿真軟件的輸出的 工藝結(jié)果，有多組典型零件的粗磨與精磨的優(yōu)化組合磨削參數(shù)；并能方便的調(diào)用上述數(shù)據(jù) 庫中的工藝參數(shù)進行磨削加工，能自動計算實際加工典型零件的各種參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種典型零件磨削工藝優(yōu)化集成的數(shù)控磨削系統(tǒng)，包括各類典型零件的優(yōu)化磨削工藝參數(shù)的工藝數(shù)據(jù)庫；磨削加工智能軟件；嵌入磨床標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)的接口程序。針對典型零件特定的技術(shù)要求，制定專用的特定的最優(yōu)加工工藝參數(shù)組，通過加工智能軟件的調(diào)入，在磨床數(shù)控系統(tǒng)中嵌入多組專用磨削工藝與軟件，生成數(shù)控加工程序，實現(xiàn)自動化高質(zhì)量磨削加工。解決傳統(tǒng)典型零件的磨削加工主要依賴人工經(jīng)驗造成的磨削質(zhì)量與效率低下問題。本系統(tǒng)不僅可顯著地提高加工效率和磨削表面質(zhì)量，確保零件加工的穩(wěn)定性與加工質(zhì)量的一致性，且操作簡單，快捷，可廣泛應(yīng)用于各種典型零件的數(shù)控磨削加工之中。
文檔編號B24B27/00GK102059635SQ20101055584
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者尚振濤, 彭思為, 盛曉敏, 謝桂芝, 金灘 申請人:湖南大學(xué)