1.一種復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,包括:運動控制器、計算機、位置測量部件、滑臺組件、刀尖圓弧砂輪、圖像采集部件;其中:
所述刀尖圓弧砂輪安裝在滑臺組件上,并隨滑臺組件沿x、y、z方向運動;
所述位置測量部件檢測刀尖圓弧砂輪的位置,并將信號發(fā)送給運動控制器;當檢測到刀尖圓弧砂輪運動到最高點時,所述運動控制器發(fā)送信號到計算機,由計算機控制圖像采集部件進行采集工件圖像;
所述圖像采集部件在曲線磨削加工時實時采集工件圖像并傳給計算機;
所述計算機,對圖像采集部件實時采集的工件圖像進行處理,得到工件實際輪廓;曲線磨削過程中,包括砂輪磨損、機床幾何誤差、機床熱誤差在內(nèi)的多項誤差最終綜合表現(xiàn)為工件實際輪廓與其理論輪廓之間的偏差,所述計算機通過將工件實際輪廓與理論輪廓進行比較得到當前包括砂輪磨損、機床幾何誤差、機床熱誤差在內(nèi)的加工誤差,并根據(jù)此誤差將補償指令發(fā)送到運動控制器,由運動控制器控制滑臺組件進行補償運動;
所述運動控制器接收計算機發(fā)出的數(shù)控指令,進行譯碼后對滑臺組件及刀尖圓弧砂輪的運動進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,所述位置測量部件安裝在滑臺組件上,并隨滑臺組件沿x、y方向運動,滑臺組件用于帶動刀尖圓弧砂輪、位置測量部件運動,刀尖圓弧砂輪在運動控制器的控制下高速旋轉(zhuǎn),沿x、y方向做插補運動,同時沿z方向做往復運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,所述裝置進一步包括平行背光源,位于工件及圖像采集部件下方,以獲得更好的圖像采集效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,所述裝置進一步包括床身、工作臺,工作臺用于裝夾工件,并安裝在床身上,滑臺組件也安裝在床身上,平行背光源安裝在床身上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,所述曲線磨削加工中,工件及圖像采集部件固定不動,工件的加工輪廓位 于圖像采集部件的視野內(nèi),工件裝夾完成后,加工輪廓在圖像采集部件所成圖像中的位置一定,工件的理論輪廓位置也固定不變。
6.一種基于復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測方法,其特征在于,所述方法通過將工件實際輪廓與理論輪廓進行比較得到當前包括砂輪磨損、機床幾何誤差、機床熱誤差在內(nèi)的加工誤差;包括:
獲取刀尖圓弧砂輪的前端刀尖圓弧中心理論位置C、工件上理論加工點Mi、工件實際輪廓;
在采集的工件圖像中作過刀尖圓弧砂輪的刀尖圓弧中心理論位置C、當前理論加工點Mi的直線,該直線與工件實際輪廓交于點Mr,點Mr與點Mi在沒有加工誤差的情況下重合;在存在加工誤差時點Mr與點Mi則不重合,點Mr為當前的實際加工點,點Mr與點Mi之間的距離d即為當前加工的誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測方法,其特征在于,當檢測到加工誤差超過誤差限時,通過確定引起加工誤差的原因;
當過刀尖圓弧砂輪的刀尖圓弧中心理論位置與當前理論加工點的直線,與工件實際輪廓的交點,位于刀尖圓弧砂輪的刀尖圓弧中心理論位置與當前理論加工點之間時,加工誤差由刀尖圓弧砂輪進給不足引起;否則,加工誤差由刀尖圓弧砂輪進給過大引起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測方法,其特征在于,當加工誤差由刀尖圓弧砂輪進給不足引起時,進一步確定加工誤差方向及大小的方法為:
截取以刀尖圓弧砂輪前端圓弧中心為圓心、半徑為刀尖圓弧砂輪刀尖圓弧半徑的刀尖理論圓區(qū)域,此時工件圖像會進入此理論圓區(qū)域;
加工某點時若出現(xiàn)由進給不足引起的誤差,截取該點加工前和加工后的刀尖理論圓區(qū)域并進行比較,得到其差別即為最后一次加工刀尖圓弧砂輪所切掉的工件部分,也即最后一次加工刀尖圓弧砂輪實際所處的位置;當?shù)都鈭A弧砂輪實際位置相對理論位置在某方向上有偏差時,在此方向上刀尖圓弧砂輪實際邊緣點到理論邊緣的距離相同;
基于此,在得到前述刀尖圓弧砂輪實際位置之后,找到這部分刀尖圓弧砂輪的邊緣點,在理論加工點法線方向±90°的范圍內(nèi),沿某些方向計算這些點到刀尖 圓弧砂輪理論邊緣的距離得到一組距離值,并計算每個方向上該組距離值的標準差,取標準差最小的方向為誤差的方向,該方向上刀尖圓弧砂輪實際邊緣點到理論邊緣的距離的平均值作為誤差的大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,在某點加工完成后檢測到由進給不足引起的誤差時,最后一次加工可能會存在較大的誤差而導致刀尖圓弧砂輪沒有切到工件,此時該點加工前后的理論圓區(qū)域相同,從而無法得到其差別圖像,也就無法利用上述方法確定誤差的方向和大小,此種情況先,取理論加工點的法線方向為誤差方向,誤差的大小為檢測到的超差量。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復雜輪廓曲線磨削誤差原位檢測裝置,其特征在于,當加工誤差由刀尖圓弧砂輪進給過大引起時,選取理論加工點的法線方向作為誤差的方向,誤差的大小為檢測到的過切量加上兩倍誤差限。