对数曲线凸度滚道磨床数控系统和方法 【技术领域】
本发明涉及一种对数曲线凸度滚道磨床数控系统和方法，其属于磨床数控技术领域。
背景技术
现有机床在加工轴承凸度滚道时，是通过由可编程控制器+位置控制模块组成的控制系统驱动砂轮插补修整器，对砂轮进行修整实现的。其成型原理是通过多圆弧插补，逼近对数曲线形状。其不足之处是加工轴承凸度滚道与理想对数曲线仍有差距。
【发明内容】
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种能够在轴承滚道上直接磨出对数曲线凸度的对数曲线凸度滚道磨床数控系统和方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：对数曲线凸度滚道磨床数控系统，它包括CNC数控装置、机床侧I/O设备、X、Z、Y轴伺服放大器、Y轴伺服电机、X轴伺服电机、Z轴伺服电机，CNC数控装置内的主板上装有主CPU、内存、系统软件、宏程序、梯形图、参数、PMC控制、伺服控制、LED显示，在I/O板上装有电源PCB、阅读机/穿孔机I/F、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制、DI/DO，CNC数控装置并与通讯设备、MDI单元、显示单元连接，在宏程序中设有对数函数曲线方程式程序。
本发明也可以通过以下技术方案实现的：对数曲线凸度滚道磨床数控方法，对数曲线计算子程序编程将对数函数中的各变量赋初值，然后分别列出对数函数关系式，再按Z轴分格点求出对数曲线上所对应的X轴的相应坐标值，然后再把对数曲线上X轴相邻各点的差值计算出来，按编号存入存储器内的宏变量中，当磨削主程序启动后，控制二轴或三轴进给至起始值，然后判断修整计数，如果计数未到，则进入常规磨削；如果计数已到，再判断是否改变原有的对数曲线，如果改变则调用函数计算子程序，调用完后调用修整子程序；如果不改变则直接调用修整子程序，修整子程序编程则使X、Z轴进给至修整起始值，X轴进给修整补偿量，然后X、Z轴按顺序直线插补至对数函数上的各点，直至走完对数曲线，然后X、Z轴回退至修整起始值。
本发明也可以通过以下技术方案实现的：在磨曲线时金刚笔的径向运动，是由X轴伺服电机传动径向修整机构驱动。
本发明也可以通过以下技术方案实现的：在磨曲线时金刚笔的纵向运动，是由Z轴伺服电机传动纵向修整机构驱动。
本发明还可以通过以下技术方案实现的：CNC数控装置与手轮连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用该对数曲线凸度滚道磨削技术所生产的轴承使用寿命长。
【附图说明】
附图1是本发明所采用的数控系统构成示意图，
附图2是工件进给机构示意图，
附图3是修整器进给机构示意图，
附图4是凸度滚道地对数曲线计算子程序流程图，
附图5是凸度滚道的修整子程序流程图，
附图6是凸度滚道的磨削主程序流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：对数曲线凸度滚道磨床数控系统，它包括CNC数控装置1、机床侧I/O设备6、X、Z、Y轴伺服放大器7、Y轴伺服电机8、Z轴伺服电机9、X轴伺服电机10，CNC数控装置1内的主板上装有主CPU、内存、系统软件、宏程序11、梯形图12、参数、PMC控制、伺服控制、LED显示，在I/O板上装有电源PCB、阅读机/穿孔机I/F、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制、DI/DO，CNC数控装置1并与通讯设备2、MDI单元3、显示单元4连接，在宏程序11中设有对数函数曲线方程式程序。在磨曲线时金刚笔16的径向运动，是由X轴伺服电机10传动径向修整机构14驱动。在磨曲线时金刚笔16的纵向运动，是由Z轴伺服电机9传动纵向修整机构13驱动。CNC数控装置1与手轮5连接。
对数曲线凸度滚道磨床数控方法，对数函数曲线方程式程序是将对数函数中的各变量赋初值，然后分别列出对数函数关系式，再按Z轴分格点求出对数曲线上所对应的X轴的相应坐标值，然后再把对数曲线上X轴相邻各点的差值计算出来，按编号存入存储器内的宏变量中，当磨削主程序启动后，控制三轴进给至起始值，然后判断修整计数，如果计数未到，则进入常规磨削，如果计数已到，再判断是否改变原有的对数曲线，如果改变则调用函数计算子程序，调用完后调用修整子程序，如果不改变则直接调用修整子程序，修整子程序编程则使X、Z轴进给至修整起始值，X轴进给修整补偿量，然后X、Z轴按顺序直线插补至对数函数上的各点，直至走完对数曲线，然后X、Z轴回退至修整起始值。
对数曲线凸度滚道磨床数控系统包括CNC数控装置1，X轴伺服电机10、Z轴伺服电机9、Y轴伺服电机8、X、Z、Y轴伺服放大器7。在数控系统中装有系统软件、宏程序11、梯形图12、PMC控制程序、伺服控制程序以及手轮。X、Z、Y轴伺服控制程序控制放大器7用来驱动X、Z、Y轴伺服电机10、9、8；梯形图12程序控制机床侧的I/O设备6动作，并且完成NC宏程序11的调用；NC宏程序11控制各伺服电机8、9、10工作，其中金刚笔的运动分别由X轴伺服电机传动径向修整机构和由Z轴伺服电机传动纵向修整机构驱动，实现按对数曲线形状对砂轮进行修整，最终磨削出对数曲线凸度滚道。为了确保进给曲线的连续平滑，需CNC事先计算出曲线上各点，进行保存后在修整砂轮时一次输出。对数曲线方程式如下：
Y＝A×10-3Ln{1/[1-(2X/B)2]}(毫米)，
式中：X----连接滚道两端点的轴线，其中-B/2＜X＜B/2；Y----垂直于滚道两端点的连线；B----滚道宽度；A----凸度系数，根据工件的不同要求而变化；曲线中心位于滚道中点。
该系统的控制方法为：当修整对数曲线时，金刚笔16的运动分别由X轴伺服电机传动径向修整机构和由Z轴伺服电机传动纵向修整机构驱动。工件17的径向进给由Y轴伺服电机传动工件进给机构驱动。编程为通过MDI单元即键盘输入加工工件17表面为对数曲线的加工参数或加工目标值，即砂轮厚度、凸度系数等参数。
该系统采用了日本FANUC-0i数控系统，其中在CNC数控装置1里装有的通讯设备2、MDI单元3、显示单元4、手轮5等的型号按所选的数控系统型号选配就可。X、Z、Y轴伺服放大器7、Y轴伺服电机8、X轴伺服电机10、Z轴伺服电机9分别按数控系统的要求连接。数控系统的NC宏程序11控制各伺服电机进行磨削加工。机床梯形图程序12控制机床侧I/O设备6动作，并且完成NC宏程序11的调用。当修整对数曲线时，金刚笔16的运动分别由X轴伺服电机10传动径向修整机构14和由Z轴伺服电机9传动纵向修整机构13驱动。工件17的径向进给由Y轴伺服电机8传动工件进给机构18驱动。编程为通过MDI单元3即键盘输入加工工件17表面为对数曲线的加工参数或加工目标值，即砂轮厚度、凸度系数等参数。
以上所有操作过程都是在CNC数控装置1人机对话界面的状态下进行的。CNC数控装置1根据操作者的要求，在上述程序的控制下自动完成工件的加工。