本發明涉及一種鑄件修磨方法。
背景技術:
在許多工業領域,特別是在管件加工行業,較近代的彎管或彎頭管件加工制造方法一般是采用模具擠壓成形技術,其成形的核心工藝是利用預成型芯模導引被擠壓擬成形彎管工件,使之在加熱條件下,隨著受擠壓推進而彎曲成形,而這個預成型芯模就是一種高溫合金材料澆鑄預成型芯胎模具。這種澆鑄預成型模具由于其硬度高,在其毛坯澆鑄成形脫模后,整形加工工藝難度也巨大。現有工藝是由經驗豐富的技師手工打磨。靠著堅毅的耐力、敏銳的觀察力、細微的觸感和過硬的操作功底,來完成對工件的的打磨、修形。工藝耗時漫長且工件尺寸、精度等的一致性難以保證。另一方面,這樣的老工匠已面臨后繼無人的困境,且培訓、招募新人已不現實。這就亟待研發一種多形變鑄件修磨方法,已解決當前該類多形變鑄件修磨工藝耗時漫長且工件尺寸、精度等的一致性難以保證的問題。
技術實現要素:
為解決當前該類多形變鑄件修磨工藝耗時漫長且工件尺寸、精度等的一致性難以保證的問題,本發明提供一種多形變鑄件修磨工藝運行流程。首先進行參數、變量設置,再操作啟動;然后對彎曲段直徑擴張量、砂輪半徑變量等賦值,再對各自由度給定信號賦值,繼而噴淋、砂輪依次開啟,進入直棒與彎曲過渡段打磨過程;接著酌情將砂輪半徑變量賦新值再進入彎曲段打磨過程,或依次關停砂輪、噴淋;彎曲段打磨過程中的每一循環,均再酌情將砂輪半徑變量賦新值或依次關停砂輪、噴淋;前者先判斷彎曲段軸線半徑變換點到達情況,再酌情依次將水平進、垂直進給參考值變量、擺仰角斜邊變量賦值,判斷彎曲段軸線半徑變換角度到達情況,再酌情以新推進量和擴張量重復彎曲段打磨過程,后者即依次關停砂輪、噴淋;最后水平進給和擺仰角復位,垂直進給和盤旋擺角復位。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體流程以人工檢查、確認工作準備狀態(如電、水、壓力液、工件卡夾等裝備就緒)和程序的機器自檢開始;如果確認無誤且自檢通過,則通過多形變鑄件修磨系統的人機界面進行諸如工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、垂直進給初始位參考值V0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G,砂輪半徑RG、砂輪極限剩余半徑Rm、加工進深H、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1、第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO、第二彎曲段軸線半徑R2、頸部直徑Φ1、口部直徑Φ2、打磨環1/4周期TC和控制周期⊿T的參數設置;然后,設置水平進給參考值變量HI、垂直進給參考值變量VI、水平進給量變量hI、垂直進給量變量vI、擺仰角度變量bI、旋擺角度變量rI、彎曲段直徑擴張量變量⊿Φ、打磨時間變量T、砂輪磨損變量⊿RG、砂輪半徑變量RI、工件半徑變量RW、擺仰角斜邊變量RS、水平進給速度變量vh、垂直進給速度變量vy、旋擺角速度變量vr及其字長;最后,操作啟動,轉到Step1,否則停機。
Step1.接到啟動指令,按⊿Φ=18⊿G(Φ2-Φ1)/((4(R1+Φ1/2)+3(R2+Φ2/2))π),對彎曲段直徑擴張量⊿Φ賦值,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RG-⊿RG,將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0,將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0,將擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R1,將工件半徑變量RW賦值為RW=Φ1/2。
同時,按擺仰角的0°初始位對擺仰角給定信號bR賦值,按rR=sin-1((Φ2/2+RI)/R)+⊿Φ對旋擺給定信號rR賦值,即控制圈、盤角預備。
Step2.按HI-H對水平進給給定信號hR賦值,按VI-RS對垂直進給給定信號vR賦值,即控制進給到位。
Step3.將噴淋操作信號w賦值為w=1,即噴淋開啟。
Step4.將砂輪操作信號g賦值為g=1,即砂輪開啟。
Step5.進入直棒與彎曲過渡段打磨過程Proc0:
Step6.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step10。
Step7.進入彎曲段打磨過程Proc1:
Step8.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step11。
Step9.判斷彎曲段軸線半徑變換點到達情況,若擺仰角度bo≥40°,則將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0-0.6428R0,則將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0-0.766R0,擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R2。
Step10.判斷彎曲段軸線半徑變換角度到達情況,若擺仰角度bo>70°,則跳轉到Step11;否則,以推進量⊿G/2和擴張量⊿Φ/2重復Proc1的過程。
Step11.將砂輪操作信號g賦值為g=0,即砂輪關停。
Step12.將噴淋操作信號w賦值為w=0,即噴淋關停。
Step13.將水平進給給定信號hR賦值為0,將擺仰角給定信號bR賦值為0,即控制水平進給和擺仰角復位。
Step14.將垂直進給給定信號vR賦值為0,將旋擺角給定信號rR賦值為0,即控制垂直進給和盤旋擺角復位。
最后,人工停機。
本發明的有益效果是:所提供的方法可使得當前該類多形變鑄件修磨工藝耗時漫長且工件尺寸、精度等的一致性難以保證的問題得以解決,并能適合多規格工件的修磨。所述方法完全替代了人工修磨過程,從而規避了人的情緒因素對工件修磨工藝及其質量的影響。所述裝置結構簡捷、緊湊,容易利用標準零部件制造、生產。系統以緊湊、簡潔的結構實現了四個自由度的修磨運行,其控制系統結構簡單,易于調整。整體易于批量生產;系統維護、維修簡便易行。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明涉及的一個工件結構視圖。
圖2是本發明涉及的多形變鑄件修磨加工裝配視圖。
圖3是多形變鑄件修磨加工裝置主視圖。
圖4是多形變鑄件修磨加工裝置俯視圖。
圖5是多形變鑄件修磨加工裝置俯視圖的A-A向剖視圖。
圖6是多形變鑄件修磨加工裝置控制執行與工作電源電氣接線圖。
圖7是多形變鑄件修磨加工水平進給信號檢測變換電路圖。
圖8是多形變鑄件修磨加工垂直進給信號檢測變換電路圖。
圖9是多形變鑄件修磨加工擺仰信號檢測變換電路圖。
圖10是多形變鑄件修磨加工旋擺信號檢測變換電路圖。
圖11是多形變鑄件修磨加工裝置的砂輪半徑信號檢測變換電路圖。
圖12是多形變鑄件修磨加工水平進給控制系統框圖。
圖13是多形變鑄件修磨加工垂直進給控制系統框圖。
圖14是多形變鑄件修磨加工圈擺仰控制系統框圖。
圖15是多形變鑄件修磨加工盤旋擺控制系統框圖。
圖16是多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件結構圖。
圖17是多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體流程圖。
圖18是工件直棒與彎曲過渡段打磨過程流程圖。
圖19是工件彎曲段打磨過程流程圖。
圖20是直棒與彎曲過渡段第一個1/4周環子打磨過程流程圖。
圖21是直棒與彎曲過渡段第二個1/4周環子打磨過程流程圖。
圖22是直棒與彎曲過渡段第三個1/4周環子打磨過程流程圖。
圖23是直棒與彎曲過渡段第四個1/4周環子打磨過程流程圖。
圖24是彎曲段第一個1/4周環打磨子過程流程圖。
圖25是彎曲段第二個1/4周環打磨子過程流程圖。
圖26是彎曲段第三個1/4周環打磨子過程流程圖。
圖27是彎曲段第四個1/4周環打磨子過程流程圖。
在圖1、2、11~13中:U為直棒段長度,Φ1為頸部直徑,Φ2為口部直徑,O1為第一彎曲段軸心線圓心,RO為第一彎曲段與第二彎曲段圓心距,O2為第二彎曲段軸心線圓心,R1為第一彎曲段軸線半徑,R2為第二彎曲段軸線半徑。
在圖2、6~9、11~21中:A為進給部機構,B為工件,C為加工部機構。UW為直棒段卡夾剩余長度,V0為垂直進給初始位參考值,H0為水平進給初始位參考值,①為一號工件卡口,②為二號工件卡口,③為三號工件卡口,④為四號工件卡口,ho為水平進給位移量,vo為垂直進給位移量,⊿G為砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量,bo為擺仰角度,ro為旋擺角度,O為加工自由度基準直角坐標系原點,x為基準直角坐標系橫軸,y為基準直角坐標系縱軸,RG為砂輪半徑,H為加工進深,R為加工擺長。
在圖3~6中:1.液壓缸,2.機座進給部,3.活塞桿,4.進給部伸縮電纜,5.進給部水平動體,6.進給部垂直動體,7.機座,8.機座加工部,9.砂輪電動機,10.擺仰桿,11.擺仰驅動部,12.加工部基體,13.懸臂,14.圈擺仰軸結構,15.加工部伸縮電纜,16.圈擺體,17.噴淋管,18.砂輪。
在圖4~6、8中:19.噴淋伸縮管,20.防護板,21.旋擺驅動部,22.燕尾凸肩部,23.水平動體燕尾滑槽,24.垂直進給位移位移傳感器,25.垂直進給渦輪驅動機構,26.驅動機構室,27.液壓控制機構,28.凸肩嚙合部,29.卡夾動瓣,30.排液口。
在圖5中:31.活塞,32.旋盤軸承機構,33.滑移室,34.滑移體,35.限位槽,36.卡夾位,37.盤圈嚙合部,38.旋盤。
在圖6~12中:KC為總控開關,Sv為垂直驅動斷路器,Sb為擺仰驅動斷路器,Sr為旋擺驅動斷路器,Sg為砂輪操作斷路器,SU為電源組斷路器,vD為垂直進給驅動信號,bD為擺仰驅動信號,rD為旋擺驅動信號,g為砂輪操作信號,Drv為渦輪驅動電機驅動器,Drb為圈擺仰驅動電機驅動器,Drr為盤旋擺驅動電機驅動器,Kg為砂輪電動機信號操作開關,UPS為計算機工作電源組,Mv為垂直進給執行環節,Mb為擺仰執行環節,Mr為旋擺執行環節,ICC為工控計算機,USB為USB5V電壓電源線,PG為工控機信號線。
在圖7中:Rsh1為水平信號分壓電阻,Rsh2為水平信號平衡電阻,LCh為水平信號光耦,Ash1為水平信號比較運放,Gh為水平信號耦合電位器,Ash2為水平信號運放,sh為水平進給傳感電位信號,Rsh5為水平信號反饋電阻,Rh為水平進給位移傳感器等效電阻,Rsh3為水平信號平衡調節電阻,TVSh為水平信號TVS二極管,Rsh4為水平信號負載電阻,Rsh6為水平信號反饋分壓電阻。
在圖8中:Rsv1為垂直信號分壓電阻,Rsv2為垂直信號平衡電阻,LCv為垂直信號光耦,Asv1為垂直信號比較運放,Gv為垂直信號耦合電位器,Asv2為垂直信號運放,sv為垂直進給傳感電位信號,Rsv5為垂直信號反饋電阻,Rv為垂直進給位移傳感器等效電阻,Rsv3為垂直信號平衡調節電阻,TVSv為垂直信號TVS二極管,Rsv4為垂直信號負載電阻,Rsv6為垂直信號反饋分壓電阻。
在圖9中:Rsb1為擺仰信號分壓電阻,Rsb2為擺仰信號平衡電阻,LCb為擺仰信號光耦,Asb1為擺仰信號比較運放,Gb為擺仰信號耦合電位器,Asb2為擺仰信號運放,sb為擺仰角傳感電位信號,Rsb5為擺仰信號反饋電阻,Rb為擺仰角位移傳感器等效電阻,Rsb3為擺仰信號平衡調節電阻,TVSb為擺仰信號TVS二極管,Rsb4為擺仰信號負載電阻,Rsb6為擺仰信號反饋分壓電阻。
在圖10中:Rsr1為旋擺信號分壓電阻,Rsr2為旋擺信號平衡電阻,LCr為旋擺信號光耦,Asr1為旋擺信號比較運放,Gr為旋擺信號耦合電位器,Asr2為旋擺信號運放,sr為旋擺角傳感電位信號,Rsr5為旋擺信號反饋電阻,Rr為旋擺角位移傳感器等效電阻,Rsr3為旋擺信號平衡調節電阻,TVSr為旋擺信號TVS二極管,Rsr4為旋擺信號負載電阻,Rsr6為旋擺信號反饋分壓電阻。
在圖11中:Rsg1為紅外分壓電阻,Rsg2為砂輪信號分壓電阻,Rsg3為砂輪信號平衡電阻,LCg為砂輪信號光耦,Rsg4為上分壓電阻,Dg為嵌位二極管,sg為紅外傳感電位信號,Asg1為砂輪信號比較運放,Gg為砂輪信號耦合電位器,Asg2為砂輪信號運放,Ledg為紅外發射二極管,Rdg為紅外傳感器,Rsg5為砂輪信號平衡調節電阻,TVSg為砂輪信號TVS二極管,Rsg6為砂輪信號負載電阻,Rsg7為下分壓電阻,rG為砂輪半徑反饋信號。
在圖12~15中:hR為水平進給給定信號,為比較器,⊿h為水平進給偏差信號,Ch為水平進給控制計算環節,AEh為前置放大環節,hD為水平進給驅動信號,Dh為驅動執行環節,hV為閥芯位移量,AV為液壓放大環節,q為壓力液流量,AP為液壓執行環節,Trh為水平進給信號檢測變換環節,hf為水平進給反饋信號。
在圖13中:vR為垂直進給給定信號,⊿v為垂直進給偏差信號,Cv為垂直進給控制計算環節,v為垂直進給控制信號,AEv為垂直進給放大環節,Trv為垂直進給信號檢測變換環節,vf為垂直進給反饋信號。
在圖14、15中:bP為擺仰程序給定信號,CbP為擺仰程序控制計算環節,b1為擺仰程序控制信號,bR為擺仰角給定信號,⊿b為擺仰角偏差信號,Cb為擺仰參數控制計算環節,b2為擺仰參數控制信號,⊕為加法器,b為擺仰控制信號,Ab為擺仰信號放大環節,Trb為擺仰信號檢測變換環節,bf為擺仰角度反饋信號。
在圖15中:rP為旋擺程序給定信號,CrP為旋擺程序控制計算環節,r1為旋擺程序控制信號,rR為旋擺角給定信號,⊿r為旋擺偏差信號,Cr為旋擺參數控制計算環節,r2為旋擺參數控制信號,r為旋擺控制信號,Ar為旋擺信號放大環節,Trr為旋擺信號檢測變換環節,rf為盤旋擺角度反饋信號。
在圖16~26中:No為工件序號,Rm為砂輪極限剩余半徑,TC為打磨環1/4周期,⊿T為控制周期;HI為水平進給參考值變量,VI為垂直進給參考值變量,hI為水平進給量變量,vI為垂直進給量變量,bI為擺仰角度變量,rI為旋擺角度變量,T為打磨時間變量,⊿RG為砂輪磨損變量,⊿Φ為彎曲段直徑擴張量變量,RI為砂輪半徑變量,RW為工件半徑變量,RS為擺仰角斜邊變量,vh為水平進給速度變量,vv為垂直進給速度變量,vr為旋擺角速度變量。
在圖26~27中:A為第一局部變量,B為第二局部變量。
具體實施方式
在圖1所示的本發明涉及的一個工件結構視圖中:工件直棒段為直棒段長度U,直棒段直徑Φ1的等徑圓柱形頸桿,其左端為20°錐形預留焊接面;從工件右端開始以第一彎曲段軸心線圓心O1為圓心,以第一彎曲段軸線半徑R1下轉40°過渡下彎;再在40°線上,以第一彎曲段軸心線圓心O1為起點,距第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO處,取第二彎曲段軸心線圓心O2,再以第二彎曲段軸心線圓心O2為圓心,以第二彎曲段軸線半徑R2下轉30°下彎;從工件右端開始,圓柱體從頸部直徑Φ1向口部直徑Φ2等比例漸粗。工件結構視圖的形狀、結構線及其參數是工件加工程序語句編制的依據,這樣的加工程序將以程序指令、變量操作、控制多形變鑄件修磨加工裝置的運行。
在圖2所示的本發明涉及的多形變鑄件修磨加工裝配視圖中:多形變鑄件修磨加工裝置由進給部、加工部和基座部構成。多形變鑄件修磨加工裝置的進給部機構A執行所夾持工件B的以水平進給位移量ho、垂直進給位移量vo進給的任務。進給部機構A夾持部按工件B的規格,配有一號工件卡口①、二號工件卡口②、三號工件卡口③和四號工件卡口④。多形變鑄件修磨加工裝置的加工部機構C執行以擺仰角度bo、旋擺角度ro修磨工件B的任務。水平進給位移量ho、垂直進給位移量vo和擺仰角度bo均以箭頭標注正向;旋擺角度ro以逆時針箭頭標注正向。砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G按砂輪邊沿柱側面緊實接觸工件彎曲段凸面的最小打磨推進量計算,可根據工件號和所選砂輪規格確定。第一彎曲段軸心線圓心O1作為進給動點,通過水平進給初始位參考值H0和垂直進給初始位參考值V0測度,相對加工自由度基準直角坐標系原點O,依據工件結構視圖,可分別以基準直角坐標系橫軸x和基準直角坐標系縱軸y的坐標值,計算確定水平進給位移量ho和垂直進給位移量vo的初始給定值。依據工件結構視圖,相對加工自由度基準直角坐標系原點O和基準直角坐標系縱軸y,利用砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G、砂輪半徑RG、加工進深H、加工擺長R,和第一彎曲段軸心線圓心O1、第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO、第二彎曲段軸心線圓心O2相對直角坐標系xOy的進給值,可計算確定擺仰角度bo、旋擺角度ro的給定值和程序給定值;進而,計算確定水平進給位移量ho和垂直進給位移量vo的后續給定值。
在圖3所示的多形變鑄件修磨加工裝置主視圖、圖4所示的多形變鑄件修磨加工裝置俯視圖和圖5多形變鑄件修磨加工裝置俯視圖的A-A向剖視圖中:
多形變鑄件修磨加工裝置的進給部包括液壓缸1、活塞桿3、進給部伸縮電纜4、進給部水平動體5、進給部垂直動體6。基座部包括機座進給部2、機座7、機座加工部8、擺仰驅動部11和加工部基體12。加工部包括砂輪電動機9、擺仰桿10、懸臂13、圈擺仰軸結構14、加工部伸縮電纜15、圈擺體16、噴淋管17和砂輪18。
液壓缸1裝配于機座進給部2左上部;活塞桿3右伸,且右端緊固連接進給部水平動體5。在液壓缸1后側的機座進給部2左上面,緊貼裝配有液壓控制機構27。進給部伸縮電纜4從活塞桿3下方引入進給部水平動體5。進給部水平動體5右貼進給部垂直動體6,且其右側面與進給部垂直動體6的左側面縱向滑動配合。機座進給部2裝配于機座7的左端;機座加工部8裝配于機座7的右端;機座加工部8的右端向上延伸出擺仰驅動部11和加工部基體12。加工部基體12頂部前后側向左延伸出懸臂13。懸臂13的左端以圈擺仰軸結構14裝配圈擺體16。圈擺體16的下端向右下延伸出擺仰桿10;擺仰桿10的右部伸入擺仰驅動部11。圈擺體16上裝配有砂輪電動機9、加工部伸縮電纜15、噴淋管17和砂輪18;砂輪18由砂輪電動機9同軸帶動。加工部伸縮電纜15為旋擺驅動部21中驅動電機的驅動電纜,其右下段穿過基座,引入、連接到電控系統。
在機座進給部2左上部,液壓缸1的后側,緊貼液壓缸1和機座進給部2裝配有液壓控制機構27。與活塞31固接為一體的活塞桿3右伸,且右端緊固連接進給部水平動體5。進給部伸縮電纜4從活塞桿3下方后位引入進給部水平動體5。在進給部水平動體5上,與進給部垂直動體6滑動配合的右側面,銑有水平動體燕尾滑槽23;水平動體燕尾滑槽23的左底面上部,貼裝有垂直進給位移位移傳感器24。在進給部水平動體5的中心部,挖有驅動機構室26;驅動機構室26裝配有垂直進給渦輪驅動機構25。在垂直動體6上,與進給部水平動體5滑動配合的左側面,銑有燕尾凸肩部22;燕尾凸肩部22楔入水平動體燕尾滑槽23并與之構成縱向滑動配合。在垂直動體6的右前側,挖有用以裝嵌卡夾動瓣29的卡夾位36;卡夾動瓣29的上、下、左側面與卡夾位36的上、下、左內側面構成滑動配合;卡夾動瓣29的后側面和卡夾位36的前內側構成卡夾工作面;垂直動體6通過卡夾動瓣29與卡夾位36的配合、調節來卡夾各型工件。在機座進給部2右上部,留有供進給部水平動體5左右平移的限位槽35;限位槽35的底部向左制成供滑移體34左右滑移的滑移室33。
機座進給部2、機座7與機座加工部8的連接,構成基座主體。
機座加工部8的右端向上延伸出擺仰驅動部11和加工部基體12。加工部基體12頂部前后側向左延伸出懸臂13。懸臂13的左端以圈擺仰軸結構14裝配圈擺體16。圈擺體16為圓環形結構,環內套裝旋盤38;圈擺體16通過旋盤軸承機構32與旋盤38構成切向滾滑動配合;圈擺體16的上部制成旋擺驅動部21;旋擺驅動部21通過盤圈嚙合部37,帶動旋盤38在圈擺體16內旋轉。旋盤38的左上面為加工工作面,配有用以覆蓋整個旋盤38和旋盤軸承機構32的防護板20。旋盤38的上中位穿套有噴淋管17;噴淋管17的左部向下彎曲,管口以噴嘴朝向砂輪18;噴淋管17的右端接有噴淋伸縮管19;通過噴淋伸縮管19,噴淋管17貫通、引入、連接到噴淋操作執行系統。旋盤38的下中位裝配有裝配并帶動砂輪18的砂輪電動機9。圈擺體16的下端向右下延伸出圓弧形擺仰桿10;擺仰桿10的右部伸入擺仰驅動部11。機座加工部8裝配于機座7的右端;機座加工部8的左部制成盆形結構,其左前角制有排液口30。
在圖6所示的多形變鑄件修磨加工裝置控制執行與工作電源電氣接線圖中:總控開關KC為按鈕操作接觸器,用來將380V三相交流電接入多形變鑄件修磨加工裝置。A、B和C相線路分別通過垂直驅動斷路器Sv、擺仰驅動斷路器Sb和旋擺驅動斷路器Sr與渦輪驅動電機驅動器Drv、圈擺仰驅動電機驅動器Drb和盤旋擺驅動電機驅動器Drr連接;其中一相線路通過砂輪操作斷路器Sg和電源組斷路器SU分別接入砂輪電動機信號操作開關Kg和計算機工作電源組UPS;零線直接接入渦輪驅動電機驅動器Drv、圈擺仰驅動電機驅動器Drb、盤旋擺驅動電機驅動器Drr、砂輪電動機信號操作開關Kg和計算機工作電源組UPS。渦輪驅動電機驅動器Drv、圈擺仰驅動電機驅動器Drb和盤旋擺驅動電機驅動器Drr分別由垂直進給驅動信號vD、擺仰驅動信號bD、旋擺驅動信號rD控制驅動;砂輪電動機信號操作開關Kg由砂輪操作信號g操作。渦輪驅動電機驅動器Drv、圈擺仰驅動電機驅動器Drb、盤旋擺驅動電機驅動器Drr均為永磁伺服電機專用AC/DC/AC-SPWM三相驅動電路模塊。砂輪電動機信號操作開關Kg為電平操作單相固體接觸器。工控計算機ICC為本多形變鑄件修磨加工裝置的控制核心和軟件載體;工控計算機ICC的計算機工作電源組UPS為多組直流輸出電源裝置。
在圖2~9所示的多形變鑄件修磨加工裝置視圖中:渦輪驅動電機25.1、圈擺仰驅動電機52和盤旋擺驅動電機47分別由渦輪驅動電機驅動器Drv、圈擺仰驅動電機驅動器Drb和盤旋擺驅動電機驅動器Drr以三相正弦電流驅動運行。砂輪電動機9由砂輪電動機信號操作開關Kg操作開停。渦輪驅動電機25.1同軸帶動垂直進給渦輪驅動機構25,通過垂直進給傳動齒條22.1,帶動進給部垂直動體6產生垂直進給位移量vo;圈擺仰驅動電機52,通過其外轉子上同軸裝配、帶動的圈擺仰傳動齒輪50,帶動擺仰桿10產生擺仰角度bo;盤旋擺驅動電機47通過盤圈嚙合部37,帶動旋盤38產生旋擺角度ro。渦輪驅動電機25.1、垂直進給渦輪驅動機構25、垂直進給傳動齒條22.1和進給部垂直動體6構成了垂直進給執行環節Mv,將垂直進給驅動信號vD轉換為垂直進給位移量vo;圈擺仰驅動電機52、圈擺仰傳動齒輪50和擺仰桿10構成了擺仰執行環節Mb將擺仰驅動信號bD轉換為擺仰角度bo;盤旋擺驅動電機47、盤圈嚙合部37和旋盤38構成了旋擺執行環節Mr將旋擺驅動信號rD轉換為旋擺角度ro。計算機工作電源組UPS的12V輸出線引出作為驅動電路工作電源正極端EN,-12V輸出線引出作為驅動電路工作電源負極端EP,5V輸出線引出作為控制電路工作電源正極端ESP,-5V輸出線引出作為控制電路工作電源負極端ESN。
在圖7所示的多形變鑄件修磨加工水平進給信號檢測變換電路圖中:水平信號分壓電阻Rsh1的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與水平信號比較運放Ash1的同相輸入端連接。水平信號平衡電阻Rsh2的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與水平信號比較運放Ash1的反相輸入端連接。水平信號比較運放Ash1的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。水平信號光耦LCh的正極輸入端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸入端與水平信號耦合電位器Gh的一靜臂連接;水平信號光耦LCh的正極輸出端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸出端與水平信號運放Ash2的反相輸入端連接。水平信號運放Ash2的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。水平信號比較運放Ash1的同相輸入端引出作為水平進給傳感電位信號sh輸入端。水平信號比較運放Ash1的輸出端與水平信號耦合電位器Gh的動臂連接。水平信號反饋電阻Rsh5的一端與水平信號運放Ash2的正相輸入端連接,另一端與水平信號運放Ash2的輸出端連接;水平信號運放Ash2的輸出端引出作為水平進給反饋信號hf的輸出端。水平進給位移傳感器43中水平進給位移傳感器等效電阻Rh的一靜臂連同動臂均與水平信號比較運放Ash1的同相輸入端連接;另一靜臂接地。水平信號平衡調節電阻Rsh3的一靜臂連同動臂均與水平信號比較運放Ash1的反相輸入端連接;另一靜臂接地。水平信號比較運放Ash1的負極電源端接地。水平信號TVS二極管TVSh的負極與水平信號耦合電位器Gh的另一靜臂連接,正極接地。水平信號負載電阻Rsh4的一端與水平信號運放Ash2的反相輸入端連接,另一端連接到控制電路工作電源負極端ESN。水平信號反饋分壓電阻Rsh6的一端與水平信號運放Ash2的正相輸入端連接,另一端接地。水平信號運放Ash2的負極電源端連接到控制電路工作電源負極端ESN。
在圖8所示的多形變鑄件修磨加工垂直進給信號檢測變換電路圖中:垂直信號分壓電阻Rsv1的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與垂直信號比較運放Asv1的同相輸入端連接。垂直信號平衡電阻Rsv2的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與垂直信號比較運放Asv1的反相輸入端連接。垂直信號比較運放Asv1的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。垂直信號光耦LCv的正極輸入端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸入端與垂直信號耦合電位器Gv的一靜臂連接;垂直信號光耦LCv的正極輸出端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸出端與垂直信號運放Asv2的反相輸入端連接。垂直信號運放Asv2的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。垂直信號比較運放Asv1的同相輸入端引出作為垂直進給傳感電位信號sv輸入端。垂直信號比較運放Asv1的輸出端與垂直信號耦合電位器Gv的動臂連接。垂直信號反饋電阻Rsv5的一端與垂直信號運放Asv2的正相輸入端連接,另一端與垂直信號運放Asv2的輸出端連接;垂直信號運放Asv2的輸出端引出作為垂直進給反饋信號vf的輸出端。垂直進給位移位移傳感器24中垂直進給位移傳感器等效電阻Rv的一靜臂連同動臂均與垂直信號比較運放Asv1的同相輸入端連接;另一靜臂接地。垂直信號平衡調節電阻Rsv3的一靜臂連同動臂均與垂直信號比較運放Asv1的反相輸入端連接;另一靜臂接地。垂直信號比較運放Asv1的負極電源端接地。垂直信號TVS二極管TVSv的負極與垂直信號耦合電位器Gv的另一靜臂連接,正極接地。垂直信號負載電阻Rsv4的一端與垂直信號運放Asv2的反相輸入端連接,另一端連接到控制電路工作電源負極端ESN。垂直信號反饋分壓電阻Rsv6的一端與垂直信號運放Asv2的正相輸入端連接,另一端接地。垂直信號運放Asv2的負極電源端連接到控制電路工作電源負極端ESN。
在圖9所示的多形變鑄件修磨加工擺仰信號檢測變換電路圖中:擺仰信號分壓電阻Rsb1的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與擺仰信號比較運放Asb1的同相輸入端連接。擺仰信號平衡電阻Rsb2的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與擺仰信號比較運放Asb1的反相輸入端連接。擺仰信號比較運放Asb1的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。擺仰信號光耦LCb的正極輸入端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸入端與擺仰信號耦合電位器Gb的一靜臂連接;擺仰信號光耦LCb的正極輸出端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸出端與擺仰信號運放Asb2的反相輸入端連接。擺仰信號運放Asb2的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。擺仰信號比較運放Asb1的同相輸入端引出作為擺仰進給傳感電位信號sb輸入端。擺仰信號比較運放Asb1的輸出端與擺仰信號耦合電位器Gb的動臂連接。擺仰信號反饋電阻Rsb5的一端與擺仰信號運放Asb2的正相輸入端連接,另一端與擺仰信號運放Asb2的輸出端連接;擺仰信號運放Asb2的輸出端引出作為擺仰進給反饋信號bf的輸出端。擺仰角位移傳感器54中的擺仰角位移傳感器等效電阻Rb的一靜臂連同動臂均與擺仰信號比較運放Asb1的同相輸入端連接;另一靜臂接地。擺仰信號平衡調節電阻Rsb3的一靜臂連同動臂均與擺仰信號比較運放Asb1的反相輸入端連接;另一靜臂接地。擺仰信號比較運放Asb1的負極電源端接地。擺仰信號TVS二極管TVSb的負極與擺仰信號耦合電位器Gb的另一靜臂連接,正極接地。擺仰信號負載電阻Rsb4的一端與擺仰信號運放Asb2的反相輸入端連接,另一端連接到控制電路工作電源負極端ESN。擺仰信號反饋分壓電阻Rsb6的一端與擺仰信號運放Asb2的正相輸入端連接,另一端接地。擺仰信號運放Asb2的負極電源端連接到控制電路工作電源負極端ESN。
在圖10所示的多形變鑄件修磨加工旋擺信號檢測變換電路圖中:旋擺信號分壓電阻Rsr1的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與旋擺信號比較運放Asr1的同相輸入端連接。旋擺信號平衡電阻Rsr2的一端連接到控制電路工作電源正極端ESP,另一端與旋擺信號比較運放Asr1的反相輸入端連接。旋擺信號比較運放Asr1的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。旋擺信號光耦LCr的正極輸入端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸入端與旋擺信號耦合電位器Gr的一靜臂連接;旋擺信號光耦LCr的正極輸出端連接到控制電路工作電源正極端ESP,負極輸出端與旋擺信號運放Asr2的反相輸入端連接。旋擺信號運放Asr2的正極電源端連接到控制電路工作電源正極端ESP。旋擺信號比較運放Asr1的同相輸入端引出作為旋擺進給傳感電位信號sr輸入端。旋擺信號比較運放Asr1的輸出端與旋擺信號耦合電位器Gr的動臂連接。旋擺信號反饋電阻Rsr5的一端與旋擺信號運放Asr2的正相輸入端連接,另一端與旋擺信號運放Asr2的輸出端連接;旋擺信號運放Asr2的輸出端引出作為旋擺進給反饋信號rf的輸出端。旋擺角位移傳感器16.1中旋擺角位移傳感器等效電阻Rr的一靜臂連同動臂均與旋擺信號比較運放Asr1的同相輸入端連接;另一靜臂接地。旋擺信號平衡調節電阻Rsr3的一靜臂連同動臂均與旋擺信號比較運放Asr1的反相輸入端連接;另一靜臂接地。旋擺信號比較運放Asr1的負極電源端接地。旋擺信號TVS二極管TVSr的負極與旋擺信號耦合電位器Gr的另一靜臂連接,正極接地。旋擺信號負載電阻Rsr4的一端與旋擺信號運放Asr2的反相輸入端連接,另一端連接到控制電路工作電源負極端ESN。旋擺信號反饋分壓電阻Rsr6的一端與旋擺信號運放Asr2的正相輸入端連接,另一端接地。旋擺信號運放Asr2的負極電源端連接到控制電路工作電源負極端ESN。
在圖11所示的多形變鑄件修磨加工裝置的砂輪半徑信號檢測變換電路圖中:紅外分壓電阻Rsg1的一端連接到驅動電路工作電源正極端EP,另一端連接到砂輪邊沿傳感器44中紅外發射二極管Ledg的正極端。砂輪信號分壓電阻Rsg2的一端連接到驅動電路工作電源正極端EP,另一端連接到砂輪邊沿傳感器44中紅外傳感器Rdg的正極端。砂輪信號平衡電阻Rsg3的一端連接到驅動電路工作電源正極端EP,另一端與砂輪信號比較運放Asg1的反相輸入端連接。砂輪信號比較運放Asg1的正極電源端連接到驅動電路工作電源正極端EP。砂輪信號光耦LCg的正極輸入端連接到驅動電路工作電源正極端EP,負極輸入端與砂輪信號耦合電位器Gg的一靜臂連接;砂輪信號光耦LCg的正極輸出端連接到驅動電路工作電源正極端EP,負極輸出端與砂輪信號運放Asg2的反相輸入端連接。上分壓電阻Rsg4的一端連接到驅動電路工作電源正極端EP,另一端與砂輪信號運放Asg2的同相輸入端連接。,砂輪信號運放Asg2的正極電源端連接到驅動電路工作電源正極端EP。嵌位二極管Dg的負極連接到驅動電路工作電源正極端EP,正極與砂輪信號運放Asg2的輸出端連接;砂輪信號運放Asg2的輸出端引出作為紅外傳感電位信號sg的輸出端。砂輪信號比較運放Asg1的輸出端與砂輪信號耦合電位器Gg的動臂連接;砂輪信號耦合電位器Gg的另一靜臂與砂輪信號TVS二極管TVSg的負極連接。砂輪邊沿傳感器44中紅外發射二極管Ledg的負極接地;砂輪邊沿傳感器44中紅外傳感器Rdg的負極接地。砂輪信號平衡調節電阻Rsg5的一靜臂連同動臂均連接到砂輪信號比較運放Asg1的反相輸入端;另一靜臂接地。砂輪信號比較運放Asg1的負極電源端接地。砂輪信號TVS二極管TVSg的正極接地。砂輪信號負載電阻Rsg6的一端與砂輪信號運放Asg2的反相輸入端連接;另一端接地。下分壓電阻Rsg7的一端與砂輪信號運放Asg2的同相輸入端連接;另一端接地。砂輪信號比較運放Asg1的負極電源端接地。
在圖12所示的多形變鑄件修磨加工水平進給控制系統框圖中:多形變鑄件修磨加工水平進給控制系統由比較器水平進給控制計算環節Ch、前置放大環節AEh、驅動執行環節Dh、液壓放大環節AV、液壓執行環節AP和水平進給信號檢測變換環節Trh構成。由加工程序或初始設置計算給出的水平進給給定信號hR,經比較器與水平進給反饋信號hf比較,得出水平進給偏差信號⊿h;在水平進給控制計算環節Ch,水平進給偏差信號⊿h轉為水平進給控制信號h;經前置放大環節AEh放大,水平進給控制信號h成為水平進給驅動信號hD;在驅動執行環節Dh,水平進給驅動信號hD轉換為閥芯位移量hV,經液壓放大環節AV控制、放大,閥芯位移量hV轉換為壓力液流量q;在液壓執行環節AP,壓力液流量q轉換為水平進給位移量ho;經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換,水平進給位移量ho又成為水平進給反饋信號hf。
在圖13所示的多形變鑄件修磨加工垂直進給控制系統框圖中:多形變鑄件修磨加工垂直進給控制系統由經比較器垂直進給控制計算環節Cv、垂直進給放大環節AEv、垂直進給執行環節Mv和垂直進給信號檢測變換環節Trv構成。由加工程序或初始設置計算給出的垂直進給給定信號vR,經比較器與垂直進給反饋信號vf比較,得出垂直進給偏差信號⊿v;在垂直進給控制計算環節Cv,垂直進給偏差信號⊿v轉換為垂直進給控制信號v;經垂直進給放大環節AEv放大,垂直進給控制信號v成為垂直進給驅動信號vD;在垂直進給執行環節Mv,垂直進給驅動信號vD轉換為垂直進給位移量vo;經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換,垂直進給位移量vo又成為垂直進給反饋信號vf。
在圖14所示的多形變鑄件修磨加工圈擺仰控制系統框圖中:多形變鑄件修磨加工圈擺仰控制系統由比較器擺仰程序控制計算環節CbP、擺仰參數控制計算環節Cb、加法器⊕、擺仰信號放大環節Ab、擺仰執行環節Mb和擺仰信號檢測變換環節Trb構成。由加工程序給出的擺仰程序給定信號bP,經擺仰程序控制計算環節CbP處理,成為擺仰程序控制信號b1;同時,由初始設置計算給出的擺仰角給定信號bR,經比較器與擺仰角度反饋信號bf比較,得出擺仰角偏差信號⊿b;經擺仰參數控制計算環節Cb處理,擺仰角偏差信號⊿b成為擺仰參數控制信號b2;擺仰程序控制信號b1和擺仰參數控制信號b2在加法器⊕中相加,得出擺仰控制信號b;經擺仰信號放大環節Ab放大,擺仰控制信號b成為擺仰驅動信號bD;在擺仰執行環節Mb,擺仰驅動信號bD轉換為擺仰角度bo;經擺仰信號檢測變換環節Trb轉換,擺仰角度bo又成為擺仰角度反饋信號bf。
在圖15所示的多形變鑄件修磨加工盤旋擺控制系統框圖中:多形變鑄件修磨加工盤旋擺控制系統由比較器旋擺程序控制計算環節CrP、旋擺參數控制計算環節Cr、加法器⊕、旋擺信號放大環節Ar、旋擺執行環節Mr、旋擺信號檢測變換環節Trr構成。由加工程序給出的旋擺程序給定信號rP,經旋擺程序控制計算環節CrP處理,成為旋擺程序控制信號r1;同時,由初始設置計算給出的旋擺給定信號rR,經比較器與盤旋擺角度反饋信號rf比較,得出旋擺偏差信號⊿r;經旋擺參數控制計算環節Cr處理,旋擺偏差信號⊿r成為旋擺參數控制信號r2;旋擺程序控制信號r1和旋擺參數控制信號r2在加法器⊕中相加,得出旋擺控制信號r;經旋擺信號放大環節Ar放大,旋擺控制信號r成為旋擺驅動信號rD;在旋擺執行環節Mr,旋擺驅動信號rD轉換為旋擺角度ro;經旋擺信號檢測變換環節Trr轉換,旋擺角度ro又成為盤旋擺角度反饋信號rf。
在圖16所示的多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件架構圖中:多形變鑄件修磨系統軟件包括進給子系統和打磨子系統。進給子系統包括水平進給部和垂直進給部。打磨子系統包括砂輪部、圈擺仰部、盤旋擺部和噴淋部。
水平進給部由參數處理、程序處理、數據計算和數據存儲模塊組成。垂直進給部也由自己的參數處理、程序處理、數據計算和數據存儲模塊組成。
砂輪部包含數據處理模塊。圈擺仰部由參數處理、程序處理、數據計算和數據存儲模塊組成。盤旋擺部也由自己的參數處理、程序處理、數據計算和數據存儲模塊組成。
運行時,多形變鑄件修磨系統在總體上將擬加工工件結構參數、圖紙數據、加工程序、全局變量和局部變量,按水平進給、垂直進給、圈擺仰、盤旋擺自由度進行分解、分配;向水平進給部、垂直進給部、圈擺仰部、盤旋擺部和砂輪部下達對應局部參數、數據、指令;同時接收水平進給、垂直進給、圈擺仰、盤旋擺和砂輪磨損各進程、狀態反饋數據;并在總體上同步控制水平進給、垂直進給、圈擺仰、盤旋擺各部數據流和運行節驟。
水平進給部從多形變鑄件修磨系統總體接受水平進給局部參數、數據、指令,通過其參數處理、程序處理和數據計算模塊的處理、計算,得到水平進給所需水平進給給定數據,再通過數據存儲模塊存儲,并向總體反饋水平進給給定數據:同時通過數據存儲模塊中數模轉換子模塊的轉換,將水平進給給定數據轉換為水平進給給定信號hR,向多形變鑄件修磨加工水平進給控制系統送出。
垂直進給部從多形變鑄件修磨系統總體接受垂直進給局部參數、數據、指令,通過其參數處理、程序處理和數據計算模塊的處理、計算,得到垂直進給所需垂直進給給定數據,再通過數據存儲模塊存儲,并向總體反饋垂直進給各進程數據:同時通過數據存儲模塊中數模轉換子模塊的轉換,將垂直進給給定數據轉換為垂直進給給定信號vR,向多形變鑄件修磨加工垂直進給控制系統送出。
圈擺仰部從多形變鑄件修磨系統總體接受圈擺仰局部參數、數據、指令,通過其參數處理、程序處理和數據計算模塊的處理、計算,得到擺仰所需擺仰程序給定數據和擺仰角給定數據,再通過數據存儲模塊存儲,并向總體反饋圈擺仰各進程數據:同時通過數據存儲模塊中數模轉換子模塊的轉換,分別將擺仰程序給定數據和擺仰角給定數據轉換為擺仰程序給定信號bP和擺仰角給定信號bR,向多形變鑄件修磨加工擺仰控制系統送出。
盤旋擺部從多形變鑄件修磨系統總體接受盤旋擺局部參數、數據、指令,通過其參數處理、程序處理和數據計算模塊的處理、計算,得到旋擺所需旋擺程序給定數據和旋擺給定數據,再通過數據存儲模塊存儲,并向總體反饋盤旋擺各進程數據:同時通過數據存儲模塊中數模轉換子模塊的轉換,分別將旋擺程序給定數據旋擺角給定數據轉換為旋擺程序給定信號rP旋擺角給定信號rR,向多形變鑄件修磨加工旋擺控制系統送出。
噴淋部從多形變鑄件修磨系統總體接受噴淋運行局部指令,并通過其處理,得到噴淋運行所需噴淋操作信號w指令,操作噴淋開啟(w=1)、關停(w=0)。
在圖3、4、9所示的多形變鑄件修磨加工裝置結構視圖圖和圖16所示的多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件架構圖中:砂輪部從多形變鑄件修磨系統總體接受砂輪運行局部參數、數據、指令,通過其數據處理模塊的處理,得到砂輪運行所需數據和砂輪操作信號g指令,通過高電平(g=1)指令或低電平(g=0)指令,分別操作砂輪電動機9電源開關的通(g=1)或斷(g=0),即分別操作砂輪運行的開啟或關停:同時通過數據處理模塊中模數轉換子模塊的轉換,將砂輪運行狀態的砂輪半徑反饋信號rG轉換為砂輪運行狀態的砂輪磨損變量⊿RG,向總體反饋。
在圖17所示的多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體流程圖中:
多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體流程以人工檢查、確認工作準備狀態(如電、水、壓力液、工件卡夾等裝備就緒)和程序的機器自檢開始;如果確認無誤且自檢通過,則通過多形變鑄件修磨系統的人機界面進行諸如工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、垂直進給初始位參考值V0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G,砂輪半徑RG、砂輪極限剩余半徑Rm、加工進深H、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1、第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO、第二彎曲段軸線半徑R2、頸部直徑Φ1、口部直徑Φ2、打磨環1/4周期TC和控制周期⊿T的參數設置;然后,設置水平進給參考值變量HI、垂直進給參考值變量VI、水平進給量變量hI、垂直進給量變量vI、擺仰角度變量bI、旋擺角度變量rI、彎曲段直徑擴張量變量⊿Φ、打磨時間變量T、砂輪磨損變量⊿RG、砂輪半徑變量RI、工件半徑變量RW、擺仰角斜邊變量RS、水平進給速度變量vh、垂直進給速度變量vy、旋擺角速度變量vr及其字長;最后,操作啟動,轉到Step1,否則停機。
Step1.接到啟動指令,按⊿Φ=18⊿G(Φ2-Φ1)/((4(R1+Φ1/2)+3(R2+Φ2/2))π),對彎曲段直徑擴張量⊿Φ賦值,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RG-⊿RG,將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0,將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0,將擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R1,將工件半徑變量RW賦值為RW=Φ1/2。
同時,按擺仰角的0°初始位對擺仰角給定信號bR賦值,按rR=sin-1((Φ2/2+RI)/R)+⊿Φ對旋擺給定信號rR賦值,即控制圈、盤角預備。
Step2.按HI-H對水平進給給定信號hR賦值,按VI-RS對垂直進給給定信號vR賦值,即控制進給到位。
Step3.將噴淋操作信號w賦值為w=1,即噴淋開啟。
Step4.將砂輪操作信號g賦值為g=1,即砂輪開啟。
Step5.進入直棒與彎曲過渡段打磨過程Proc0:
Step6.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step10。
Step7.進入彎曲段打磨過程Proc1:
Step8.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step11。
Step9.判斷彎曲段軸線半徑變換點到達情況,若擺仰角度bo≥40°,則將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0-0.6428R0,則將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0-0.766R0,擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R2。
Step10.判斷彎曲段軸線半徑變換角度到達情況,若擺仰角度bo>70°,則跳轉到Step11;否則,以推進量⊿G/2和擴張量⊿Φ/2重復Proc1的過程。
Step11.將砂輪操作信號g賦值為g=0,即砂輪關停。
Step12.將噴淋操作信號w賦值為w=0,即噴淋關停。
Step13.將水平進給給定信號hR賦值為0,將擺仰角給定信號bR賦值為0,即控制水平進給和擺仰角復位。
Step14.將垂直進給給定信號vR賦值為0,將旋擺角給定信號rR賦值為0,即控制垂直進給和盤旋擺角復位。
最后,人工停機。
在圖18所示的工件直棒與彎曲過渡段打磨過程流程圖中:
Sub-Setp01.將擺仰角給定信號bR和擺仰程序給定信號bP賦值為0,按sin-1((RW+RI)/R)對旋擺角給定信號rR和旋擺程序給定信號bP賦值,即圈、盤控制就位。
Sub-Setp02.按HI-H對水平進給給定信號hR賦值,按VI-RS對水平進給給定信號vR賦值,即控制進給就位;定義第一局部變量A并對其賦值0。
Sub-Setp03.在水平進給量和圈擺仰角鎮定下,進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc01;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc02;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc03;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc04。即逐點控制進給,逐點參數、程序控制細旋。直棒與彎曲過渡段一個圓周環側面推進運行。
在圖19所示的工件彎曲段打磨過程流程圖中:
Sub-Setp 11.按bo=180⊿G/(2πR)對擺仰角給定信號bR和擺仰程序給定信號bP賦值,即控制推進⊿G/2;同時,將工件半徑變量RW接續賦值為RW=RW+⊿Φ/4,并按ro=sin-1((RW+RI)/R))對旋擺角給定信號rR和旋擺程序給定信號rP賦值,即控制擴張⊿Φ。
Sub-Setp 12.按ho=HI-(RS+RG)sinbo+Hcosbo對水平進給給定信號hR賦值,按vo=VI-(RS+RG)cosbo+Hsinbo對垂直進給給定信號vR賦值,即控制進給就位。對第一局部變量A賦值0,定義第二局部變量B并對其賦值0。
Sub-Setp 13.在圈擺仰角鎮定下,進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc11;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc12;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc13;進入直棒與彎曲過渡段打磨子過程Sub-Proc14。即逐點控制進給,逐點參數、程序控制細旋。彎曲段一個圓周環側面推進運行完成。
在圖20所示的直棒與彎曲過渡段第一個1/4周環子打磨過程流程圖中:將打磨時間變量T賦值為T=⊿T;01-1.將垂直進給量變量vI賦值為vI=VI-vo,將第一局部變量A賦值為A=RS+RW+RI,將vy賦值為vy=(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=RS+vyT,將垂直進給給定信號vR賦值為vR=VI-y;01-2.將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=-[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將旋擺角給定信號rR和旋擺程序給定信號rP賦值為rI;01-3.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復01-1~01-3的過程。直棒與彎曲過渡段第一個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖21所示的直棒與彎曲過渡段第二個1/4周環子打磨過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;02-1.將vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=RS+RW+RI,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=RS+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;02-2.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=-[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;02-2.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復02-1~02-3的過程。直棒與彎曲過渡段第二個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖22所示的直棒與彎曲過渡段第三個1/4周環子打磨過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;03-1.將vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=RS+RW+RI,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=RS+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;03-2.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;03-3.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復03-1~03-3的過程。直棒與彎曲過渡段第三個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖23所示的直棒與彎曲過渡段第四個1/4周環子打磨過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;04-1.將vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=RS+RW+RI,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=RS+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;04-2.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;04-3.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復04-1~04-3的過程。直棒與彎曲過渡段第四個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖24所示的彎曲段第一個1/4周環打磨子過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;11-1.將水平進給量變量hI賦值為hI=HI-ho,將A賦值為A=(RS+RW+RI)sinbo+Hcosbo,將第二局部變量B賦值為B=(RS+RW)sinbo+Hcosbo,將vx賦值為vx=(A-|hI|)/TC,將x賦值為x=B+vxT,將水平進給給定信號hR賦值為hR=HI-x;11-2.vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=(RS+RW+RI)cosbo+Hsinbo,將B賦值為B=(RS+RW)cosbo+Hsinbo,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=B+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;11-3.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=-[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;11-4.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復11-1~11-4的過程。彎曲段第一個11/4周環的逐點控制細調運行。
在圖25所示的彎曲段第二個1/4周環打磨子過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;12-1.將hI賦值為hI=HI-ho,將A賦值為A=(RS+RW+RI)sinbo+Hcosbo,將vx賦值為vx=-(A-|hI|)/TC,將x賦值為x=A+vxT,將hR賦值為hR=HI-x;12-2.vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=(RS+RW+RI)cosbo+Hsinbo,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=A+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;12-3.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=-[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;12-4.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復12-1~12-4的過程。彎曲段第二個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖26所示的彎曲段第三個1/4周環打磨子過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;13-1.將hI賦值為hI=HI-ho,將A賦值為A=(RS+RW+RI)sinbo+Hcosbo,將B賦值為B=(RS+RW)sinbo+Hcosbo,將vx賦值為vx=-(A-|hI|)/TC,將x賦值為x=B+vxT,將hR賦值為hR=HI-x;13-2.vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=(RS+RW+RI)cosbo+Hsinbo,將B賦值為B=(RS+RW)cosbo+Hsinbo,將vy賦值為vy=-(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=B+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;13-3.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;13-4.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復13-1~13-4的過程。彎曲段第三個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖27所示的彎曲段第四個1/4周環打磨子過程流程圖中:將T賦值為T=⊿T;14-1.將hI賦值為hI=HI-ho,將A賦值為A=(RS+RW+RI)sinbo+Hcosbo,將vx賦值為vx=-(A-|hI|)/TC,將x賦值為x=A+vxT,將hR賦值為hR=HI-x;14-2.vI賦值為vI=VI-vo,將A賦值為A=(RS+RW+RI)cosbo+Hsinbo,將vy賦值為vy=(A-|vI|)/TC,將y賦值為y=A+vyT,將vR賦值為vR=VI-y;14-3.將rI賦值為rI=ro,A賦值為A=sin-1((RW+RI)/R)),將vr賦值為vr=[A-|rI|]/TC,將rI賦值為rI=rI+vrT,將rR和rP賦值為rI;14-4.將T賦值為T=T+⊿T,若T<TC,則重復14-1~14-4的過程。彎曲段第四個1/4周環的逐點控制細調運行。
在圖1所示的本發明涉及的一個工件結構視圖、圖2所示的本發明涉及的多形變鑄件修磨加工裝配視圖、圖3所示的多形變鑄件修磨加工裝置主視圖、圖12~15所示的多形變鑄件修磨加工控制系統框圖、圖16所示的多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件架構圖和圖17~27所示的多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件流程圖中:
多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體流程以人工檢查、確認工作準備狀態(如電、水、壓力液、工件卡夾等裝備就緒)和程序的機器自檢開始;如果確認無誤且自檢通過,則通過多形變鑄件修磨系統的人機界面進行參數(如工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、垂直進給初始位參考值V0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G,砂輪半徑RG、砂輪極限剩余半徑Rm、加工進深H、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1、第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO、第二彎曲段軸線半徑R2、頸部直徑Φ1、口部直徑Φ2、打磨環1/4周期TC和控制周期⊿T)設置,并設置水平進給參考值變量HI、垂直進給參考值變量VI、水平進給量變量hI、垂直進給量變量vI、擺仰角度變量bI、旋擺角度變量rI、彎曲段直徑擴張量變量⊿Φ、打磨時間變量T、砂輪磨損變量⊿RG、砂輪半徑變量RI、工件半徑變量RW、擺仰角斜邊變量RS、水平進給速度變量vh、垂直進給速度變量vv、旋擺角速度變量vr及其字長;操作啟動,轉到Step1,否則停機。
——水平進給位移量ho的初始位為機座進給部2的右側面與進給部水平動體5的左側面重合;垂直進給位移量vo的初始位為進給部水平動體5的頂面與進給部垂直動體6的頂面重合。圈擺仰軸結構14中心處于加工自由度基準直角坐標系原點O。擺仰角的0°即初始位為圈擺體16軸線處于水平位,即與基準直角坐標系橫軸x重合;擺仰角度bo無負向自由度。旋擺角ro的0°,即初始位為旋盤38上砂輪電動機9的軸心處于最下位,即旋盤38軸心與砂輪電動機9軸心的連線垂直于水平面。進給初始位為第一彎曲段軸心線圓心O1處于x=H0,y=V0坐標位;圈、盤初始位為擺仰角度bo=0°,旋擺角度ro=0°位。
Step1.接到啟動指令,多形變鑄件修磨加工裝置系統軟件總體按⊿Φ=18⊿G(Φ2-Φ1)/((4(R1+Φ1/2)+3(R2+Φ2/2))π),計算設置彎曲段直徑擴張量⊿Φ,并與工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、垂直進給初始位參考值V0、水平進給初始位參考值H0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G、砂輪半徑RG、加工進深H、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1、第一彎曲段與第二彎曲段圓心距RO、第二彎曲段軸線半徑R2、頸部直徑Φ1和口部直徑Φ2一起作為全局參數。將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RG-⊿RG,將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0,將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0,將擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R1,將工件半徑變量RW賦值為RW=Φ1/2。
同時,打磨子系統的圈擺仰部按擺仰角的0°初始位給出的擺仰角給定信號bR,經擺仰角信號檢測變換環節Trb轉換得到的擺仰角度反饋信號bf反饋和圈擺仰控制系統的閉環處理,執行圈擺仰的初始位調整校準;同時,打磨子系統的盤旋擺部根據工件序號No和口部直徑Φ2參數,按ro>sin-1((Φ2/2+RI)/R)的控制目標,計算給出的旋擺給定信號rR,經旋擺信號檢測變換環節Trr轉換得到的盤旋擺角度反饋信號rf反饋和旋擺角控制系統的閉環處理,執行盤旋擺逆時針粗旋。若圈校準并盤旋擺到位,則轉到Step2,否則繼續進行圈擺仰初始位調整校準和盤旋擺參數粗旋。
——工件序號No、砂輪半徑RG、加工擺長R和口部直徑Φ2決定了工件彎曲段的外輪廓,也就決定了所需盤旋擺的旋擺角度ro目標,即決定了旋擺給定數據,進而決定了旋擺給定信號rR。
Step2.進給子系統的水平進給部根據工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G和加工進深H參數,按x=H,即ho=HI-H的控制目標,計算給出的水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,執行水平方向進給。同時,進給子系統的垂直進給部根據工件序號No、垂直進給初始位參考值V0、砂輪半徑RG、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1和頸部直徑Φ1參數,按y=RS,即vo=VI-RS的控制目標,計算給出的垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向進給。若進給到位,則轉到Step3,否則繼續執行水平方向進給和垂直方向進給。
——工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G和加工進深H決定了所需水平進給,即決定了水平進給給定數據,進而決定了水平進給給定信號hR。工件序號No、垂直進給初始位參考值V0、加工擺長R和第一彎曲段軸線半徑R1決定了所需垂直進給,即決定了垂直進給給定數據,進而決定了垂直進給給定信號vR。水平進給ho和垂直進給vo使得第一彎曲段軸心線圓心O1處于x=H和y=RS。擺仰角度bo、旋擺角度ro、水平進給位移量ho和垂直進給位移量vo這四個自由度的合運動,使得砂輪繞開工件彎曲段,繼而砂輪后(內)邊沿接近工件直棒段卡夾剩余長度UW末端⊿G柱側面的垂直投影立面,并砂輪中心點重合至工件軸線前(外)投影線,即初始進給到位。
Step3.打磨子系統的噴淋部令噴淋開啟。
Step4.打磨子系統的砂輪部令砂輪開啟。
Step5.進入直棒與彎曲過渡段打磨過程Proc0:
Proc0.
Sub-Setp 01.打磨子系統的圈擺仰部根據上步得到的擺仰角度bo=0參數,按bo=0的程序控制目標,計算給出的擺仰角給定信號bR,和加工程序給出的擺仰程序給定信號bP,經圈擺仰控制系統的閉環處理,進行圈擺仰程序控制細擺鎮定。同時,打磨子系統的盤旋擺部根據工件序號No、頸部直徑Φ1、砂輪半徑RG和加工擺長R參數,按盤旋擺角ro=sin-1((RW+RI)/R)的控制目標,計算給出的旋擺角給定信號rR,經旋擺角信號檢測變換環節Trr轉換得到的盤旋擺角度反饋信號rf反饋和旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺參數控制細旋。
——圈、盤控制就位。
Sub-Setp 02.進給子系統的水平進給部根據上步水平進給位移量ho得到的x=H參數,按x=H,即ho=HI-H的控制目標,計算給出的水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給鎮定。繼而,進給子系統的垂直進給部根據上步垂直進給位移量vo得到的y=RS參數,按x=H,即vo=VI-RS的控制目標,計算給出的垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向控制進給鎮定。定義局部變量A并對其賦值0。
——控制進給就位。
Sub-Setp03.進給子系統的垂直進給部根據上步垂直進給位移量vo得到的y=RS參數,將垂直進給量變量vI賦值為vI=VI-vo,按照以vy=(RS+RW+RI-|vI|)/TC的速度,從T=0時的y=RS到T=TC時的y=RS+RW+RI,即vo=VI-RS-RW-RI的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出垂直進給給定數據,進而逐點得到垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部根據上步得到的旋擺角ro=sin-1((RW+RI)/R))參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=-[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=sin-1((RW+RI)/R))到T=TC時的ro=0的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,逐點給出旋擺角給定數據,進而給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,同步進行盤旋擺程序控制細旋。
然后,進給子系統的垂直進給部再根據vo=VI-RS-RW-RI,將垂直進給量變量vI賦值為vI=VI-vo,以vy=-(RS+RW+RI-|vI|)/TC的速度,按照從T=0時的y=RS+RW+RI到T=TC時的y=RS,即vo=VI-RS的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出垂直進給給定數據,進而逐點得到垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同時進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部再以vr=-[sin-1((RW+RI)/R))-|ro|]/TC的速度,按照從T=0時的ro=0到T=TC時的ro=-sin-1((RW+RI)/R))的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出旋擺角給定數據,進而逐點得到旋擺角給定信號rR,和加工程序逐點給出的旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺程序控制細旋。
——打磨從工件直棒段卡夾剩余長度UW末端柱側面的前(外)位開始。砂輪到位,即四個自由度的水平進給ho和垂直進給vo使得砂輪從工件軸線前(外)投影線(x=H,y=R+R1,bo=0,ro=sin-1((Φ1/2+RG)/R))側面開始向后(內)移,到達工件柱面本步上側面頂位(ho:x=H,vo:y=R+R1+Φ1/2,bo=0,ro=0)再向后(內)移,至工件軸線后(內)投影線(x=H,y=R+R1,bo=0,ro=-sin-1((Φ1/2+RG)/R))側面,使得砂輪下半邊沿繞工件軸線按直徑Φ=Φ1打磨、爬行過一個上半圓周,即砂輪中心點重合至工件軸線后(內)投影線。第一個上半圓周環側面打磨推進完成。
然后,進給子系統的垂直進給部根據上步垂直進給位移量vo得到的y=RS參數,將垂直進給量變量vI賦值為vI=VI-vo,按照以vy=-(RS-RW-RI-|vI|)/TC的速度,從T=0時的y=RS到T=TC時的y=RS-RW-RI,即vo=VI-RS+RW+RI的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出垂直進給給定數據,進而逐點得到垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部根據上步得到的旋擺角ro=-sin-1((RW+RI)/R))參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=-sin-1((RW+RI)/R))到T=TC時的ro=0的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,逐點給出旋擺角給定數據,進而給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,同步進行盤旋擺程序控制細旋。
繼而,進給子系統的垂直進給部再根據前步的vo=VI-RS+RW+RI,將垂直進給量變量vI賦值為vI=VI-vo,以vy=(RS-RW-RI-|vI|)/TC的速度,按照從T=0時的y=RS-RW-RI到T=TC時的y=RS,即vo=VI-RS的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出垂直進給給定數據,進而逐點得到垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部再以vr=[sin-1((RW+RI)/R))-|ro|]/TC的速度,按照從T=0時的ro=0到T=TC時的ro=sin-1((RW+RI)/R))的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出旋擺角給定數據,進而逐點得到旋擺角給定信號rR,和加工程序逐點給出的旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺程序控制細旋。
——四個自由度的水平進給ho和垂直進給vo使得砂輪從工件軸線后(內)投影線(x=H,y=R+R1,bo=0,ro=-sin-1((Φ1/2+RG)/R))側面開始向前(外)移,到達工件柱面本子步下側面頂位(ho:x=H,vo:y=R+R1-Φ1/2-RG,bo=0,ro=0)再向前(外)移,至工件軸線前(外)投影線(x=H,y=R+R1,bo=0,ro=sin-1((Φ1/2+RG)/R))側面,使得砂輪上半邊沿繞工件軸線按直徑Φ=Φ1打磨、爬行過一個下半圓周,即砂輪中心點重合至工件軸線前(外)投影線。至此,直棒與彎曲過渡段圓周環側面打磨推進完成。
Step6.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step11。
Step7.進入彎曲段打磨過程Proc1:
Proc1.
Sub-Setp11.打磨子系統的圈擺仰部根據工件序號No、頸部直徑Φ1、砂輪半徑RG、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G和加工擺長R參數,按bo=180⊿G/(2πR)的程序控制目標,計算給出的擺仰角給定信號bR,和加工程序給出的擺仰程序給定信號bP,經圈擺仰控制系統的閉環處理,進行圈擺仰程序控制細擺;同時,打磨子系統的盤旋擺部根據同樣參數,將工件半徑變量RW接續賦值為RW=RW+⊿Φ/4,并按ro=sin-1((RW+RI)/R))的程序控制目標,計算給出的旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺程序控制細旋。
——二自由度運行使得砂輪邊沿前(外)側留出彎曲段直徑擴張量⊿Φ。bo=180⊿G/(2πR),ro=sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R));進而設置推進量⊿G/2。
Sub-Setp12.進給子系統的水平進給部根據工件序號No、頸部直徑Φ1、砂輪半徑RG和上一過程得到的擺仰角度bo參數,按x=(RS+RG)sinbo+Hcosbo,即ho=HI-(RS+RG)sinbo+Hcosbo的控制目標,計算給出的水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給;同時。進給子系統的垂直進給部按y=(RS+RG)cosbo+Hsinbo,即vo=VI-(RS+RG)cosbo+Hsinbo的控制目標,計算給出的垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同時進行垂直方向控制進給。
——四自由度運行使得砂輪中心相對工件沿工件軸線后(內)投影線右移⊿G/2弧長(ho:x=Rsinbo+Hcosbo,vo:y=Rcosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R))。
Sub-Setp13.打磨子系統的圈擺仰部根據上步得到的擺仰角度bo=180⊿G/(2πR)參數,按bo=180⊿G/(2πR)的程序控制目標,計算給出的擺仰角給定信號bR,和加工程序給出的擺仰程序給定信號bP,經圈擺仰控制系統的閉環處理,進行圈擺仰程序控制細擺鎮定。
同時,進給子系統的水平進給部根據上步水平進給位移量ho得到的x=RSsinbo+Hcosbo參數,按照以速度vx=[(RS+RI+RW)sinbo+Hcosbo-|hI|]/TC從x=RSsinbo+Hcosbo到x=(RS+RI+RW)sinbo+Hcosbo,即ho=HI-(RS+RI+RW)sinbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給;進給子系統的垂直進給部根據上步垂直進給位移量vo得到的y=RScosbo+Hsinbo參數,按照以速度vy=[(RS+RI+RW)cosbo+Hcosbo-|vI|]/TC從T=0時的y=RScosbo+Hsinbo到T=TC時的y=(RS+RI+RW)cosbo-Hsinbo,即vo=VI-(RS+RI+RW)cosbo+Hsinbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同步進行垂直方向控制進給;打磨子系統的盤旋擺部根據上步得到的旋擺角ro=sin-1((RW+RI)/R))參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=-[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=sin-1((RW+RI)/R))到T=TC時的ro=0的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,同步進行盤旋擺程序控制細旋。
繼而,進給子系統的水平進給部再按照以速度vx=-[(RS+RI+RW)sinbo+Hcosbo-|hI|]/TC從T=0時的x=(RS+RI+RW)sinbo+Hcosbo到T=TC時的x=RSsinbo+Hcosbo,即ho=HI-RSsinbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給;進給子系統的垂直進給部再按照以速度vy=-[(RS+RI+RW)cosbo+Hcosbo-|vI|]/TC從T=0時的y=(RS+RI+RW)cosbo+Hcosbo到T=TC時的y=RScosbo+Hcosbo,即vo=VI-RScosbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同時進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部再根據上步得到的旋擺角ro=0參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=-[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=0到T=TC時的ro=-sin-1((RW+RI)/R))的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺程序控制細旋。
——砂輪中心從工件軸線前(外)投影線(x=Rsinbo+Hcosbo,y=Rcosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R))側面開始向上后(內)移,到達工件柱面本子步上側面頂位(ho:x=(R+RG-⊿RG)sinbo+Hcosbo,vo:y=(R+RG-⊿RG)cosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=0)再向后(內)下移,至工件軸線后(內)投影線(x=Rsinbo+Hcosbo,y=Rcosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=-sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R))側面,使得砂輪下半邊沿繞工件軸線按直徑Φ=Φ1+⊿Φ打磨、爬行過一個上半右圓周,即砂輪中心點重合至工件軸線后(內)投影線。彎曲段第一個上右半圓周環側面打磨推進完成。
然后,進給子系統的水平進給部根據上步水平進給位移量ho得到的x=RSsinbo+Hcosbo參數,按照以速度vx=-[(RS-RI-RW)sinbo+Hcosbo-|hI|]/TC從x=RSsinbo+Hcosbo到x=(RS-RI-RW)sinbo+Hcosbo,即ho=HI-(RS-RI-RW)sinbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給;進給子系統的垂直進給部根據上步垂直進給位移量vo得到的y=RScosbo+Hsinbo參數,按照以速度vy=-[(RS-RI-RW)cosbo+Hcosbo-|vI|]/TC從T=0時的y=RScosbo+Hsinbo到T=TC時的y=(RS-RI-RW)cosbo-Hsinbo,即vo=VI-(RS-RI-RW)cosbo+Hsinbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同步進行垂直方向控制進給;打磨子系統的盤旋擺部根據上步得到的旋擺角ro=-sin-1((RW+RI)/R))參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=-sin-1((RW+RI)/R))到T=TC時的ro=0的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,同步進行盤旋擺程序控制細旋。
繼而,進給子系統的水平進給部再按照以速度vx=[(RS-RI-RW)sinbo+Hcosbo-|hI|]/TC從T=0時的x=(RS-RI-RW)sinbo+Hcosbo到T=TC時的x=RSsinbo+Hcosbo,即ho=HI-RSsinbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,進行水平方向控制進給;進給子系統的垂直進給部再按照以速度vy=[(RS-RI-RW)cosbo+Hcosbo-|vI|]/TC從T=0時的y=(RS-RI-RW)cosbo+Hcosbo到T=TC時的y=RScosbo+Hcosbo,即vo=VI-RScosbo-Hcosbo的控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,同時進行垂直方向控制進給;同時,打磨子系統的盤旋擺部再根據上步得到的旋擺角ro=0參數,將旋擺角度變量rI賦值為rI=ro,按照以速度vr=[sin-1((RW+RI)/R))-|rI|]/TC從T=0時的ro=0到T=TC時的ro=sin-1((RW+RI)/R))的程序控制目標,以⊿T間隔逐點計算,給出逐點旋擺角給定信號rR,和加工程序給出的逐點旋擺程序給定信號rP,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺程序控制細旋。
——砂輪中心從工件軸線后(內)投影線(x=Rsinbo+Hcosbo,y=Rcosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=-sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R))側面開始向上前(外)左移,到達工件柱面本子步下左側面頂位(ho:x=(R+R1-Φ1/2-⊿Φ/4-RG+⊿RG)sinbo+Hcosbo,vo:y=(R+RG-⊿RG)cosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=0)再向前(外)上右移,至工件軸線前(外)投影線(x=Rsinbo+Hcosbo,y=Rcosbo+Hsinbo,bo=180⊿G/(2πR),ro=sin-1((Φ1/2+⊿Φ/4+RG-⊿RG)/R))側面,使得砂輪上半邊沿繞工件軸線按直徑Φ=Φ1+⊿Φ打磨、爬行過一個下右半圓周,即砂輪中心點重合至工件軸線前(外)投影線。至此,彎曲段一個圓周環側面打磨推進完成。
Step8.判斷砂輪工況,將砂輪半徑變量RI賦值為RI=RI-⊿RG;若磨損超限,即RI≤Rm,則跳轉到Step11。
Step9.判斷彎曲段軸線半徑變換點到達情況,若擺仰角度bo≥40°,則將水平進給參考值變量HI賦值為HI=H0-0.6428R0,則將垂直進給參考值變量VI賦值為VI=V0-0.766R0,擺仰角斜邊變量RS賦值為RS=R+R2。
Step10.判斷彎曲段軸線半徑終點角度到達情況,若擺仰角度bo>70°,則跳轉到Step11;否則,以推進量⊿G/2和擴張量⊿Φ/2重復Proc1的過程。
——依Proc1的子步驟運行過程、路徑與順序,多形變鑄件修磨系統的加工程序同時根據No、L、LW、R1、R2、Φ1、Φ2、⊿G和⊿Φ,給出水平進給給定數據、垂直進給給定數據、擺仰角給定數據、旋擺角給定數據、擺仰程序給定數據和旋擺程序給定數據,也就決定了水平進給給定信號hR、垂直進給給定信號vR、擺仰角給定信號bR、旋擺角給定信號rR、擺仰程序給定信號bP和旋擺程序給定信號rP。其中的每一Proc1過程循環完成后,即執行中斷,用以:檢測、判斷砂輪磨損超限情況,若超限,即停止打磨;判斷彎曲段軸線半徑變換點到達情況,若到達,則變換水平進給參考值變量HI、垂直進給參考值變量VI和擺仰角斜邊變量RS;判斷彎曲段軸線半徑終點角度到達情況,若到達,說明全部打磨工藝完成,即停止打磨。
Step11.令砂輪關停。
Step12.令噴淋關停。
Step13.進給子系統的水平進給部根據工件序號No、直棒段長度U、直棒段卡夾剩余長度UW、水平進給初始位參考值H0、砂輪邊沿柱側面有效打磨推進量⊿G和加工進深H參數,按x=H0,即ho=0的控制目標,計算給出的水平進給給定信號hR,經水平進給信號檢測變換環節Trh轉換得到的水平進給反饋信號hf反饋和水平進給控制系統的閉環處理,執行水平方向進給復位;同時,打磨子系統的圈擺仰部按擺仰角的0°的控制目標,計算給出的擺仰角給定信號bR,經擺仰角信號檢測變換環節Trb轉換得到的擺仰角度反饋信號bf反饋和圈擺仰控制系統的閉環處理,執行圈擺仰的參數控制復位。
Step14.進給子系統的垂直進給部根據工件序號No、垂直進給初始位參考值V0、砂輪半徑RG、加工擺長R、第一彎曲段軸線半徑R1和口部直徑Φ2、參數,按y=V0,即vo=0的控制目標,計算給出的垂直進給給定信號vR,經垂直進給信號檢測變換環節Trv轉換得到的垂直進給反饋信號vf反饋和垂直進給控制系統的閉環處理,進行垂直方向進給復位:同時,打磨子系統的盤旋擺部按ro=0的程序控制目標,計算給出旋擺角給定信號rR,經旋擺角控制系統的閉環處理,進行盤旋擺參數控制復位。
——進給復位到第一彎曲段軸心線圓心O1處于x=H0,y=V0坐標位;圈、盤復位到擺仰角度bo=0°,旋擺角度ro=0°位。
最后,人工停機。