[发明专利]基于数控系统的曲轴磨削方法及装置

权利要求书

1.一种基于数控系统的曲轴磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收用户设定的曲轴加工参数；

根据用户设定的曲轴加工参数，计算磨削点连续轨迹，并通过运动控制算法计算出单位周期内的C轴运动的“时间-角度”数据和X轴移动的“跟随”位移数据，形成完整的“时间-角度-位移”数据表，再导入到数控系统的插补运动控制模块同时存储到数控系统的参数列表中；所述形成完整的“时间-角度-位移”数据表之后还包括：先对离散而成的“时间-角度-位移”数据表离散的数据进行拟合，得到低阶连续的曲轴加工轮廓曲线后，再采用三次B样条曲线拟合算法进行样条曲线密化，形成高阶连续的曲线，最终将密化后的连续曲线离散后得到更加精确的“时间-角度-位移”增量数据，然后生成密化后的“时间-角度-位移”数据表；

循环启动后，先完成Z轴的定位，再通过G代码加工程序调用“时间-角度-位移”数据表中C轴和X轴的插补增量，转化为计数脉冲发送给电机驱动器，驱动器根据C轴实际转动增量或X轴实际位移增量控制C轴和X轴的运动，实现C-X轴相对时间脉冲的随动磨削。

2.如权利要求1所述的基于数控系统的曲轴磨削方法，其特征在于，所述采用三次B样条曲线拟合算法进行样条曲线密化，形成高阶连续的曲线，最终将密化后的连续曲线离散后得到更加精确的“时间-角度-位移”增量数据，然后生成密化后的“时间-角度-位移”数据表具体包括：

三次B样条曲线是通过给定的n+1个控制点Pi来控制k＝3时候的B样条曲线，其中i＝0，1，...n，其中任意相邻四个控制点Pi，Pi+1，Pi+2，Pi+3可定义一段满足二阶连续的曲线Pi(t)，其中i＝0，1，2...n-2，矩阵表达：

对于给定的“时间-角度-位移”数据表中“角度-位移”各组值(α_j，X_j)，其中j＝1，2，…，n，可计算得连杆颈运动到任意α_i时对应磨削点的二维直角坐标(X_i，Y_i)，其中i＝1，2，…，n；为使磨削轮廓曲线严格通过各“时间-角度-位移”数据表中的值，首先通过样条曲线控制点反算公式(P_i-1+4P_i+P_i+1)/6＝Q_i求出控制点位置，其中i＝1，2...n：

由于“时间-角度-位移”数据表记录了角度在内的位置值，为轮廓曲线基圆段的中心位置点，且数据表首末段的部分区间内轮廓曲线曲率半径变化量均为零，即ρ_i恒定，由Q″₁＝0和Q″_n＝0得：P₀＝2P₁-P₂，P_n+1＝2P_n-P_n-1，这样就保证了拟合曲线在首末段的二阶连续性；将P₀＝2P₁-P₂、P_n+1＝2P_n-P_n-1这两个特解方程代入上述方程组②中，则控制点反算方程组简化为：

简化表示为的形式Ax＝y，再把系数矩阵A分解为：

即是，

由于

则Ax＝y可分解为Lz＝y和Ux＝z，其分解过程如下：

(1)分解公式：A＝LU

(2)求解递推公式：Lz＝y

(3)求解递推公式：Ux＝z

通过上述⑤⑥⑦公式即可反求出三次B样条曲线的控制点位置，再代入公式①求出二阶连续的三次B样条曲线方程，最后根据实际的生产需要以及精度要求，合理选择取样组数形成密化后的“时间-角度-位移”数据表。

3.如权利要求1所述的基于数控系统的曲轴磨削方法，其特征在于，还包括：采用恒线速度运动模型对曲轴进行磨削。

4.一种基于数控系统的曲轴磨削装置，其特征在于，包括：

参数设定模块，用于接收用户设定的曲轴加工参数；

运算处理模块，用于根据用户设定的曲轴加工参数，计算磨削点连续轨迹，并通过运动控制算法计算出单位周期内的C轴运动的“时间-角度”数据和X轴移动的“跟随”位移数据，形成完整的“时间-角度-位移”数据表，再导入到数控系统的插补运动控制模块同时存储到数控系统的参数列表中；所述运算处理模块还用于在形成完整的“时间-角度-位移”数据表之后，先对离散而成的“时间-角度-位移”数据表离散的数据进行拟合，得到低阶连续的曲轴加工轮廓曲线后，再采用三次B样条曲线拟合算法进行样条曲线密化，形成高阶连续的曲线，最终将密化后的连续曲线离散后得到更加精确的“时间-角度-位移”增量数据，然后生成密化后的“时间-角度-位移”数据表；

运动控制模块，用于循环启动后，先完成Z轴的定位，再通过G代码加工程序调用“时间-角度-位移”数据表中C轴和X轴的插补增量，转化为计数脉冲发送给电机驱动器，驱动器根据C轴实际转动增量或X轴实际位移增量控制C轴和X轴的运动，实现C-X轴相对时间脉冲的随动磨削。