[发明专利]一种能够对工件自动修型的砂带磨削加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磨削方法及装置，特别是关于一种能够对工件自动修型的砂带磨削加工方法及装置。

背景技术

在各种切削加工工艺中，磨削加工当属应用范围最广、技术难度最高的一种加工工艺。原因在于无论是金属材料还是非金属材料，凡属高硬度、高韧性的难加工材料，尤其是极端环境条件下应用的特种材料，一般唯有磨削加工能够胜任而别无它法，因此磨削加工工艺在机械加工领域占有中非常重要的地位。

磨削方式主要分为砂轮磨削和砂带磨削。砂带磨削是根据工件形状，用高速运动的砂带及相应的接触方式对工件表面进行磨削的一种新工艺，有“万能磨削”之称。对于复杂型面工件外表面(例如叶片等)的精加工，目前常用的加工方法主要为砂带磨削。这种加工工艺在航空航天、国防、电力、船舶、医疗等领域具有重要且广泛的应用背景，例如，航空发动机、大型汽轮机、燃气轮机、船舶推进器、风力发电机叶片以及航天器舱体外衬耐高温陶瓷材料等的精加工均采用这种加工工艺。砂带磨削在民用产品中应用也很广泛，例如各种贵重艺术装饰品、人造关节、家庭装饰用品(水暖件、灯具等)、乐器和家用电器(手机、MP3、数码相机等的外壳)的表面加工等。

修型磨削加工(conformance grinding)指自动化系统对复杂型面工件外表面进行砂带磨削加工使之达到设计尺寸公差和表面质量的一种精加工过程。复杂型面工件外表面的修型磨削加工在航空航天、国防、电力、船舶、医疗等国民经济重要领域具有广阔的应用前景。在全球范围内，叶片加工精度问题已成为叶片加工行业的关注焦点，修型磨削是有效解决叶片等复杂型面加工精度问题的关键技术。

目前，对于复杂型面的磨削，无论是利用专用磨削机床、数控磨削机床还是机器人磨削，磨削过程中都没有针对磨削量的过程控制，磨削过程主要针对工件的表面粗糙度。与一般的复杂型面磨削系统不同，修型磨削系统除能够保证被加工工件表面粗糙度外，更重要的是在磨削过程中系统需通过路径规划、标定、过程建模、过程参数控制等实现给定磨削量的磨削，使被加工工件通过磨削加工达到设计尺寸公差。因此开发针对复杂型面工件外表面的修型磨削加工系统对提升我国的高精度磨削加工能力、推动国家航空航天领域相关技术发展、促进国家制造业装备的产业升级具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使是具有复杂型面的工件，也能够对工件自动修型的砂带磨削加工方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种能够对工件自动化修型的砂带磨削加工方法，其包括以下步骤：(1)设置一包括轨迹规划模块、标定模块、修型磨削知识库、路径修正模块、过程控制模块、执行单元和磨削单元的工件自动化砂带修型磨削加工系统，所述修型磨削知识库包含了磨削量与各个磨削参数之间的关系；(2)将待修型工件上各个磨削点的期望磨削量直接输入所述修型磨削知识库；(3)根据输入的所述各个磨削点的期望磨削量，所述修型磨削知识库自动生成各个期望磨削参数，并分别将所述期望磨削参数输入所述路径修正模块、过程控制系统的和磨削单元；(4)将工件CAD模型输入所述轨迹规划模块，所述轨迹规划模块生成初始磨削加工程序并输入所述标定模块；(5)所述标定模块将初始磨削加工程序转换成执行单元可执行的磨削加工程序，并输入所述路径修正模块；(6)所述路径修正模块根据所述修型磨削知识库生成输入的期望磨削参数，自动修正可执行的磨削加工程序中没有考虑到的修型磨削要求，生成实现修型磨削过程的实际加工路径；(7)将所述实际加工路径输给执行单元，便会生成修型磨削加工轨迹，同时控制磨削单元工作；(8)所述磨削单元实现所述修型磨削知识库规划好的期望磨削参数，最终实现工件自动化修型磨削过程；(9)在修型磨削过程中，所述过程控制模块根据所述修型磨削知识库规划好的期望磨削参数和实际磨削过程参数反馈，控制所述执行单元和磨削单元。

所述磨削加工系统中还设置有一磨削量生成模块，如果输入是工件CAD模型，则所述磨削量生成模块通过三维重建后，将所述各个磨削点的期望磨削量输入所述修型磨削知识库。

在所述修型磨削加工系统中设置一测量单元，所述测量单元对实际磨削过程的参数进行测量并反馈给所述修型磨削知识库，根据所述修型磨削知识库规划好的期望磨削参数和实际磨削过程参数的比对，控制所述执行单元和磨削单元。

所述期望磨削参数包括输入给所述路径修正模块的执行单元控制参数，输入给所述过程控制模块的过程控制系统控制参数和输入给磨削单元的磨削单元控制参数。