專利名稱：用于磨床的加工后尺寸控制設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種加工后尺寸控制設備，其用于測量工件的加工部 分，以在磨床中進一步控制砂輪抵靠所述加工部分的切入量。
背景技術：
通常，為了磨削工件，使用可數控的磨削裝置(數控磨床)，其中， 工件以可旋轉的方式安裝在工作主軸上，并且以與工作主軸的旋轉同步 的關系來控制能夠沿與工作主軸交叉的方向移動的妙、輪頭的進給量，以 執行磨削操作。此時，為了高效地進行磨削，對于控制尺寸的方法，公 知的是一種加工后尺寸控制設備，該i殳4^l行粗磨，直至達到留有用于 精磨的磨削量的尺寸，然后該設備通過設置在磨床中的尺寸測量設備測 量工件粗磨后的尺寸，計算實際測得的尺寸與計算得到的理論尺寸之間 的差值，并對砂、輪頭的位置補償對應于所述差值的位置補償量。
于是，在如JP5-84646A中描述的實際執行加工后尺寸控制時，必 須考慮下面兩個狀態^動的情況，也就是說，在磨床處于斷電狀態 較長一段時間后對磨床施加電力的初始狀態；以及，暖機起動的情況， 也就是說，在輸入電力之后磨床已經通過運轉一段預定時間而充分暖機 的另一狀態。已知的是，與在^動的初始狀態下相比，在暖機狀態下 加工尺寸的波動小。此已知設備設計成以取決于事先設定的程序數據的 尺寸測量間隔來執行加工后尺寸控制。當根據程序數據而運轉時，此已 知設備在尺寸波動大的冷起動情況下以較小的尺寸測量間隔測量工件的尺寸，但是從判斷出磨床已經暖機時起，由于尺寸波動變小了，便以 較長的尺寸測量間隔測量工件的尺寸，例如以十個工件測量一次的速率 測量。
然而，在上述加工后尺寸控制設備中，加工后尺寸控制以事先設定 的尺寸測量間隔執行，而沒有考慮與機器相關的差別、環境溫度的波動
以;s^床保持在停止狀態的持續時長。因此，即使無需進行尺寸補償， 仍以初始設定的程序所確定的尺寸測量間隔來執行加工后尺寸控制。這 使加工循環時間變長并因此使得生產率降低。因此，期望有一種系統能 夠以根據磨床的各種狀態而靈活變化的最適當的尺寸測量間隔來執行 加工后尺寸控制。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種改進的加工后尺寸控制設備，其能
量間隔。
筒言之，根據本發明，提供一種用于磨床的加工后尺寸控制設備，
所a床具有工件支撐設備，用于以可繞旋轉軸線旋轉的方式支撐工 件；砂輪頭，其以可旋轉的方式承載砂輪并且能夠在與所述旋轉軸線交 叉的方向上相對于工件移動；以及用于測量工件尺寸的尺寸測量設備。 所述加工后尺寸控制設備包括初始位置補償裝置，用于控制尺寸測量i殳 備來測量由位于沿所述方向前進了預定量的砂輪頭上的砂輪磨削的工 件部分的實際尺寸，并用于對妙、輪頭的初始位置補償一個位置補償量， 所述位置補償量對應于實際尺寸與通過計算得到的當砂輪頭前進了預 定量時工件部分應當達到的理論尺寸之間的差值。所述加工后尺寸控制 設備還包括尺寸測量間隔設定裝置，用于設定在前一位置補償操作后開 始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔期間應當磨削
的工件的數目，前一位置補償操作和下一位置補償操作都由初始位置補 償裝置執行。尺寸測量間隔設定裝置通過將初始位置補償裝置在當前尺 寸測量間隔期間對最后一個工件確定的位置補償量除以在當前尺寸測 量間隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償量，然后基于平均位 置補償量設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目。利用此構造，當設定在前一位置補償|^作后開始并與下一位置## 操作一起結束的下一尺寸測量間隔期間所應當磨削的工件的數目時，基 于將初始位置補償裝置在當前尺寸測量間隔期間對最后一個工件確定 的位置補償量除以在當前尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目而得到 的平均位置補償量來設定在下一尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目。 因此，能夠根據磨M當前尺寸測量間隔期間的最新狀態設定用于尺寸 控制的下一尺寸測量間隔，并能夠防止執行任何對于尺寸控制所不必要 的測量，從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提
高生產率。
在本發明的另一方面中，提供了一種改進的用于磨床的加工后尺寸
控制設備，所述磨床具有工件支撐設備，用于以可繞旋轉軸線旋轉的 方式支撐工件；砂輪頭，其以可旋轉的方式承載砂輪并且能夠在與所述
^:轉軸線交叉的方向上相對于工件移動；以及用于測量工件尺寸的尺寸 測量設備。所述加工后尺寸控制設備包括砂輪頭初始位置補償裝置，用 于控制所述尺寸測量設備來測量由位于沿所述方向前進了預定量的砂 輪頭上的砂輪磨削的工件部分的實際尺寸，并用于對妙、輪頭的初始位置 補償一個位置補償量，所述位置補償量對應于實際尺寸與計算得到的在 妙、輪頭前進預定量時工件部分應當達到的理論尺寸之間的差值。所# 工后尺寸控制設備還包括尺寸測量間隔設定裝置，用于設定在前一位置 補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔 期間應當磨削的工件的數目，前一位置補償^Mt和下一位置補償操作都 由砂輪頭初始位置補償裝置執行。尺寸測量間隔設定裝置通過將砂輪頭 初始位置補償裝置分別在前一尺寸測量間隔期間和當前尺寸測量間隔 期間對相應的最后工件確定的位置補償量之間的差值除以在當前尺寸 測量間隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償差值，然后基于平 均位置補償差值設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目
利用此構造，當設定在前一位置補償操作后開始并與下一位置補償 操作一起結束的下一尺寸測量間隔期間所應當磨削的工件的數目時，基 于通過將原始位置補償裝置在當前尺寸測量間隔期間對最后一個工件 確定的位置補償量除以在當前尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目而 得到的平均位置補償量差值來設定在下一尺寸測量間隔期間磨削的工 件數目。因此，能夠根據磨^L當前尺寸測量間隔期間的最新狀態設定用于尺寸控制的下一尺寸測量間隔，并能夠防止執行任何對于尺寸控制 所不必要的測量，從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加工 周期來提高生產率。


通過結合附圖參照本發明的優選實施方式，本發明的前述和其他目 的以及附帶的優點將變得顯而易見，并能更好地被理解，其中，在所有
這些附圖中，相同的數字標號指代相同或相應的部件，在附圖中
圖l是結合了根據本發明一個實施方式中的加工后尺寸控制設備的 數控磨床的示意性平面圖2是示出連接于磨床的數字控制器的功能構造的框圖3是為第一實施方式中的磨床設定尺寸測量間隔時數字控制器為 所執行的流程圖1;
圖4是為第二實施方式中的磨床設定尺寸測量間隔時數字控制器為 所執行的流程圖2;
圖5是示出在上述實施例中使用的尺寸測量設備的構造的示意性側 視圖6是示出上述實施例中的數控磨^fr施加電力后所出現的加工誤 差的變化的圖表；
圖7是為第三實施方式中的磨床的加工中尺寸控制設定尺寸測量間 隔時數字控制器所執行的流程圖3;以及
圖8是為第四實施方式中的應用加工后尺寸控制的磨床設定尺寸測 量間隔時數字控制器執行的流程圖4。
具體實施方式
(第一實施例)
在下文中，將參照附圖對根據本發明第一實施例中的加工后尺寸控 制進行詳細描述。現在參照圖l，由伺服馬達ll通過進給螺桿機構lla驅動的工作臺12以能夠沿與工作主軸的軸線平行的Z軸方向滑動的方 式安裝在數控磨床2的床身10上。以可旋轉的方式承載工作主軸13的 工作頭14安裝在工作臺12上，且工作主軸13能夠通過安裝在工作頭 14上的工作主軸伺服馬達15繞作為工作主軸軸線的C軸旋轉。從圖1 中看，尾架16安裝在工作臺12的右側。具有非圓形部分的工件W以 可旋轉的方式由尾架16的中心17a和工作主軸13的中心17b支撐。
砂輪頭19安裝在床身10的后部上，并被引導而能夠朝工件W移 動或向遠離工件W的方向移動。砂輪頭19通過進給螺桿機構21a驅動 性地連接于妙-輪頭伺服馬達21。因此，當伺J!艮馬達21沿正行進方向或 反行進方向旋轉時，能夠使砂輪頭19沿與Z軸方向垂直的X軸方向前 進或后退。由電機M通過帶輪-帶式驅動機構19a驅動的砂、輪主軸29 以可旋轉的方式由砂輪頭19支撐，且砂輪G附接于砂輪主軸29的一端。
另夕卜，尺寸測量設備18安裝在工作臺12上，用于在利用砂、輪G完 成對工件W的一部分的部分粗磨后測量工件W的該部分的直徑。圖5 示出了尺寸測量設備18的構造。尺寸測量設備18由一對觸頭18a和一 個位移檢測單元18b構成，所述一對觸頭18a在工件W的周面的直徑 相對側上與工件W的周面接觸，位移檢測單元18b中結合有差動變壓 器或類似裝置，用于將其中一個觸頭18a或兩個觸頭18a的M位移轉 化為電信號。尺寸測量設備18通過支撐構件30連接于液壓缸31的活 塞桿31a，并能夠通過液壓缸31朝工件W移動或向遠離工件W的方向 移動。數字32指代導桿，導桿連接于支撐構件30并以可滑動的方式被 引導于緊固在工作臺12上的設備底座34中，由此尺寸測量設備18能 夠被支撐為能夠來回移動卻不會繞活塞桿31a轉動。在測量工件部分的 基圓直徑Hm時，如圖5所示，尺寸測量設備18通過液壓缸31從實線 所示的后退位置向工件W前進，且觸頭18a如雙點劃線所示的那樣與 作為工件W的被測部分的基圓部分接合。因此，觸頭18a的開度由位 移檢測單元18b檢測并測得為基圓直徑Hm，且這樣測得的基圓直徑 Hm被轉化為數字信號而存儲在將在稍后論述的隨機存取存儲器 (RAM) 26中。
此外，為了控制工作主軸13的旋轉和妙、輪頭19的來回運動，將具 有操作面板23的數字控制器22通過用于控制各軸(X軸、C軸和Z軸) 的運動的驅動單元DU連接到數控磨床2。數字控制器22是用于根據從操作面板23輸入的加工程序(數控程 序)控制工作主軸13的旋轉、砂輪頭19的進給量和工作臺12的進給 量以及各種輔助功能以對工件W進行磨削的控制^殳備。如圖2所示， 數字控制器22主要由用于控制工作主軸13的旋轉運動、工作臺12的 進給運動和砂輪頭19的進給運動等的主中央處理單元(CPU) 24、用 于存儲控制程序CP的只讀存儲器(ROM) 25以及用于暫時存儲輸入 數據的上述RAM 26等構成。RAM 26存儲用于使工件的非圓形部分能 夠被加工成指定輪廓形狀的輪廓數據PD。根據輪廓數據PD，指定用于 工作主軸13的單位轉角的妙'輪頭19沿X軸方向的進給量，并且此時指 定工作主軸13的轉速VR1，從而執行輪廓產生運動。在輪廓數據PD 中，在磨削操作中抵靠工件W切入砂輪G的切入量已經被加到用于工 作主軸13的相應轉角的妙-輪頭19的相應*量中。
此外，數字控制器22設有用于驅動各伺服馬達11、 15和21的驅 動CPU 36和驅動RAM 37。當從主CPU 24指定分別指示砂輪頭19、 工作臺12以及工作主軸13的相應位置的位置數據時，驅動RAM37存 儲所指定的數據信息并將其發送到驅動CPU 36。驅動CPU 36執行對 加4A、減iUL、目標點的插值等的算和逸算，以固定的頻率將用于定 位的數據輸出到內插點，并在脈沖分配計算后將用于各軸X、 C、 Z的 驅動指令脈沖輸出到驅動單元DU。
接下來，以應用到用于磨削每個均具有非圓形部分的工件W的數 控磨床2的形式描述第一實施例中的加工后尺寸控制設備。 一開始，將 未經最后加工的工件W支撐在工作頭14和尾架16之間。然后，根據 通過適當的輸入裝置輸入而存儲在RAM 26中的輪廓數據PD來指定砂 輪頭19在工作主軸13的各個轉角位置的X軸進給量和工作主軸13的 轉速VR1，由此執行輪廓產生運動。由于在磨削操作過程中抵靠工件 W切入砂輪G的切入量被加到輪廓數據PD中，所以在砂輪頭19以快 速進給速率快速前進進給固定量后，砂輪頭19以粗磨進給速率前進例 如粗磨切入量的第一部分(第一切入量)，從而執行對工件W的粗磨。
在粗磨完成粗磨切入量的第一部分后執行加工后尺寸控制。首先， 將砂輪頭19向遠離工件W的方向退回到磨削起始點，并使工作主軸13 停止在預定角度位置以將工件W的非圓形部分保持在水平位置。當工 件W的非圓形部分例如為凸輪時，將凸輪的角度方位定位成使其基圓部分背對砂輪G而頂部面向砂輪G，如圖5所示。然后，通過液壓缸 31的操作使尺寸測量設備18在由導桿32引導的同時朝工件W前進， 由此，所述一對觸頭18a與基圓部夯接合，從而對在非圓形部分被水平 地保持的情況下停止的工件W進行測量。因此，觸頭18a的開度由位 移檢測單元18b檢測作為基圓直徑Hm。所測得的基圓直徑Hm被轉化 為相對應的數字信號并存儲在RAM26中。1^，計算作為應當計算出 的基圓直徑(即理論尺寸)Hc與所測得的基圓直徑(即實際尺寸)Hm 之間的差值的加工誤差a,且將其存儲在RAM 26中，并對砂輪頭19 的磨削起始點補償等于該加工誤差a的一半的位置補償量a/2。
具體而言，計算第一非圓形部分被粗磨后的實際基圓直徑Hml與 由計算得到的理論基圓直徑Hc之間的差值(Hml—Hc) =al，并將該 差值al作為加工誤差存儲在RAM 26中。此時，使砂輪頭19前進或后 退所述差值的一半a1/2，以對磨削起始點補償位置補償量a1/2。之后， 使砂輪頭19前進快速進給量，然后以粗磨a速率前i^磨切入量， 由此，砂輪G抵靠第一非圓形部分切入粗磨切入量的第二部分(即剩余 部分)。最后，使砂輪頭19以精磨進給速率前i^lt磨切入量(第二切入 量)，從而在工件W的第一非圓形部分上執行精磨。粗磨切入量的第一 部分可以任意地選擇為例如等于粗磨切入量的三分之一或一半距離。
在對第一非圓形部分的精磨切入終止時，使砂輪頭19后退對應于 精磨切入量、粗磨切入量以及快速進給量的總和的距離，由此修正或更 新對于第二個工件W或后續工件W的磨削起始點。隨后，通過使砂輪 頭19從更新的磨削起始點前進，開始對第二個工件W的非圓形部分的 粗磨，以l^進行快速進給。與對第一個工件W的非圓形部分的方式 相同，通過尺寸測量設備18測量第二個工件W的非圓形部分的基圓直 徑Hm2。計算所測得的(實際的)基圓直徑Hm2與應當計算出的理論 基圓直徑Hc之間的差值(Hm2—He) =a2，并對已經通過第一個工件 非圓形部分的磨削而得到補償的磨削起始點進一步補償等于所述差值 a2的一半的位置補償量a2/2。之后，使砂輪頭19前進快速*量，然 后以粗磨進給速率前進到粗磨終止位置，最后以精磨進給速率前iitt磨 切入量(第二切入量)，由此在第二個工件W的非圓形部分上執行精磨。
對于第三個工件W以及之后的工件W的非圓形部分，^^用下面的 表達式來計算在前一位置補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔x，在每個尺寸測量間隔中，通過4吏用來自尺 寸測量設備18的測量數據來執行砂輪頭19的位置補償。這里，尺寸測 量間隔X可表示為從前一位置補償操作之后直到下一磨削起始點補償 操作的期間除最后 一個外在不由尺寸測量設備進行測量的情況下所應 當磨削的非圓部分的數目。
(表達式l)
X-P/(加工誤差a/ (從前一加工后尺寸控制之后到下一加工后尺寸 控制期間所磨削的非圓形部分的總數)}
在表達式1中，作出這樣的判斷如果值X為2或更大，則不需要 對下一非圓形部分進行加工后尺寸控制。在這種情況下，在下一加工后 尺寸控制之前在沒有進行測量的情況下所磨削的非圓形部分的數目被 確定為從計算出的商中舍去其小數部分而得到的整數。符號"P"表示 作為容許極限或目標范圍的控制精度，其是根據每種產品(即，要M 削的工件的非圓形部分)的需要而設定的值。通常，控制精度P通過參 考在產品的部件圖上指定的容許極限或通過將所需的加工能力轉化為 容許極限來確定。符號"a"表示計算得到的非圓形部分的理論基圓直 徑He與尺寸測量設備18測得的實際基圓直徑Hm之間的加工誤差。 然而，將在后面論述的第二實施例中的符號"a"表示的是在最后的加 工后尺寸控制中確定的加工誤差與在當前的加工后尺寸控制中確定的 加工誤差之間的差值。
接下來，將參照圖3所示的流程圖對第一實施例中的加工后尺寸控 制中的操作進行描述。在下面的描述中，為了簡化說明，假定接連磨削 的每個工件W都具有單一的要被磨削的非圓部分。首先，裝載要加工 的第 一個工件W (A)并將其支撐在工件主軸13和尾架12之間。然后， 判斷是否所有工件W都已經加工完成(步驟Sl )。如果對所有工件W 的加工都已經完成，則終止正在執行的程序；如果沒有完成對所有工件 W的加工，則程序進入步驟S2。如果在步驟S2中裝載的工件W是在 對磨床2輸入動力后剛剛裝載或在磨床暫停運轉相對較長的一段時間 (如一小時左右)后剛剛裝載的第 一個工件，則操作員通過操作面板23 輸入指示該工件W為第一個工件的信號。通過是否存在指示已在步驟 S2中裝載第一個工件的信號來判斷已經裝載的工件W的狀態是否為剛 剛輸入動力之后和磨床剛剛暫停運轉相對較長一段時間之后中的任一個。如果存在該信號，則判斷出所述狀態為剛剛輸入動力之后或剛剛暫
停運轉之后(步驟S3)。當作出這樣的判斷時，砂輪頭19以預定的快速 進^1率前進預定的進給量，然后以粗磨進給逸率在X軸方向上前i^a 磨切入量的第一部分，從而在第一個工件W的非圓形部分上執行粗磨 (步驟S4)。
接下來，砂輪頭19沿X軸方向后退到磨削起始點(步驟S5 )。然 后，中斷工件W的旋轉以使非圓形部分水平地指向，并使尺寸測量設 備18前進，由此通過尺寸測量設備18來測量粗磨后的非圓形部分的實 際基圓直徑Hml (步驟S6 )。從實際基圓直徑Hml與計算得到的理論 基圓直徑Hc之間的差值計算加工誤差al (步驟S7 )。砂輪頭19沿X 軸方向移動(即，根據計算結果而前進或后退)對應于加工誤差al的 一半的位置補償量a1/2,以對磨削起始點進行補償(步驟S8 )。然后， 砂輪頭19以快速進^il率沿X軸方向前進快速進給量，以粗磨進^il 率前進到粗磨終止位置。砂輪頭19從粗磨終止位置進一步前,磨切 入量，由此對第一個工件的非圓形部分執行精磨(步驟S9)。在精磨后， 砂輪19后退等于所述快速進給量、粗磨切入量和精磨切入量的總和的 量，因此后退到已經通過上述位置補償而得到更新的磨削起始點。這樣， 完成對第一個工件W的磨削(步驟S10 )，并卸載第一個工件W (步驟 Sll )。
然后，裝載第二個工件W(A)，并以與前述(步驟S1)相同的方 式判斷是否所有的待加工工件W都已經加工完成。如果所有工件W都 已經完成加工，則程序終止；如果不是所有工件W都已經完成加工， 則程序i^v步驟S2。再次判斷裝載工件W時的狀態是否為剛剛輸入動 力之后和磨床剛剛暫停運轉相對較長一段時間之后中的任一個(步驟 S3)，由于此時判斷的回答為"否"，所以另外判斷工件W是否為第二 個工件。由于是第二個工件，所以執行與步驟S4-S10的相同步驟 S13-S19，然后，計算下一尺寸測量間隔X為舍去小數后的整數值(步 驟S20)。然后，判斷是否需要對下一待加工工件W進行加工后尺寸控 制。如果尺寸測量間隔X的值小于"2"，則判斷出需要對下一待加工工 件W進行加工后尺寸控制(步驟S21中為"是")，在這種情況下，將 每次標記設為"ON"(開)(步驟S22 )，然后卸載已經磨削的第二個工 件W(步驟S23)。如果尺寸測量間隔X的值指示為"2"或更大，則判斷出不對下一工件或第三個工件進行加工后尺寸控制。因此，將每次標
記設為"OFF"(關)(步驟S24 )，并卸載已經磨削的第二個工件W (步 驟S25)。然后，執行對下一工件W的加工，在這種情況下，由于工件 W為第三個工件，所以在步驟S3和步驟S12的判斷中回答為"否"， 并到達步驟S26以判斷每次標記是否已經設為"ON"。
如果在前述步驟S21中判斷出需JMt下一待加工工件W進行加工 后尺寸控制，那么由于此時每次標記已經設為"ON"，所以在步驟S26 之后再次執行步驟S13-S19。因此，在步驟S20中計算下一尺寸測量間 隔X的值為舍去小數的整數值，并在步驟S21中再次執行是否有必要對 下一待加工工件W進行加工后尺寸控制的判斷。例如，在圖6所示的 情況下，第三個工件W需要加工后尺寸控制。圖6在橫坐標上示出了 所加工的工件的數目，在縱坐標上示出了對各個工件所測得的加工誤差 a。相應工件上的標記"T"表示需要對該工件進行加工后尺寸控制。
然而，如果在第二個工件W的加工中在步驟S21中判斷為用于加 工后尺寸控制的下一尺寸測量間隔X要M長，則每次標記i殳為"OFF" (步驟S24),在這種情況下，步驟S26中的后續判斷變為"否"，由此 通過執行步驟S28至S30來接連地加工一個或多個工件W，直至在步 驟S31中指示需要加工后尺寸控制的下一工件之序數的下一尺寸測量間 隔X的值減為"1"。這里，步驟S27和步驟S31中的符號"i"表示作 為變量的下一尺寸測量間隔X的值。在每次執行步驟S31時將符號"i" 或下一尺寸測量間隔X的值減"1"，并且當實現"i=l"時，程序從步 驟S27進行到步驟S13，由此在每次再次執行步驟S13至S21時確定指 示需要加工后尺寸控制的下一工件之序數的尺寸測量間隔X的新值。這 樣，根據流程圖l接連地執行對多個工件W的加工，直到完成對所有 待加工工件W的加工。因此，在本實施例中，由于下一尺寸測量間隔 X或需要加工后尺寸控制的工件的序ltA根據磨床的最新狀態確定的， 所以能夠防止執行任何對于尺寸控制所不必要的測量，從而能夠高效地 執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提高生產率。然而，仍能夠
獲得完全滿;ua工能力的產品。 (第二實施例)
在上述第一實施例中，每當在接連地磨削工件的過程中執行加工后
尺寸控制時，便將磨削起始點改變上述a/2以變換砂輪頭19的位置，并使砂輪頭19在后退進給中后退到補償后的磨削起始點。在下面要描 述的第二實施例中，相反的是，磨削起始點不變，其中砂輪頭19無論 在什么時候后退都退回到最初的磨削起始點。
將參照圖4所示的流程圖2對第二實施例中的加工后尺寸控制的操 作進行描述。與第一實施例的一個不同之處在于，在粗磨切入完成粗磨 切入量的第一部分之后，砂輪頭19在步驟S40和S41之間以及步驟S48 和S49之間不為了位置補償而發生移動。
另外的不同之處在于，在步驟S41和S49的每個步驟中，砂輪頭19 首先移動位置補償量a/2和快速進給量的總和，然后以粗磨進^il率移 動粗磨切入量，并進一步以精磨進給速率前,磨切入量以執行精磨； 在步驟S42和S50的每個步驟中，砂輪頭19通it^i^lt磨切入量、粗 磨切入量、快速進給量以及位置補償量a/2的總和而后退到最初的磨削 起始點。
此夕卜，作為在步驟S51中計算下一尺寸測量間隔X的值時使用的上 a達式l的因數的加工誤差a表示在最后的加工后尺寸控制時確定的 加工誤差與在當前的加工后尺寸控制時確定的加工誤差之間的差值。在 對無需進行加工后尺寸控制的各個工件的加工中，也就是說，在對*^ 的加工后尺寸控制與下一加工后尺寸控制之間所磨削的各個工件的加 工中，在步驟S59中將快速ii^后的粗磨切入量設定為位置補償量a/2 和粗磨切入量之和。因此，在第二實施例中同樣能夠防止執行任何對于 尺寸控制所不必要的測量，從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過
縮短加工周期來提高生產率。然而，仍能夠獲得完全滿;ua工能力的產 (第三實施例)
在上述第一和第二實施例中，已經對接連地磨削每個均具有一個 非圓部分的工件的情況進行了描述。然而，本發明能夠等同地應用于一 個圓筒形磨床，該圓筒形磨床用于接連地磨削每個均具有待磨削的圓筒 形部分的多個工件。將在下文中將應用了本發明的圓筒形磨床作為第三 實施例進行描述。在第三實施例中，將描述與前述第一實施例的不同之 處，而對與第一實施例相同的構造和功能予以則不再詳細描述。
目前，已經將執行在對工件進行磨削IMt的同時對工件的尺寸i^行測量的所謂的"加工中尺寸控制"付諸實踐。"加工中尺寸控制"是一 種公知的磨削方法，其中，基于控制設備事先計算出的切入量來移動砂 輪頭并在工件的加工操作中通過在加工中使用的計量器(工件測量設 備)來測量工件的直徑，以在工件直徑達到目標尺寸時停止加工。在加
工中尺寸控制下的加工中，通常情況是根據磨床的暖機狀態等，在控 制設備計算出的砂輪頭理論切入量與加工中尺寸控制下砂輪頭實際切 入的實際切入量之間產生誤差a。在這種情況下，磨削起始點被補償對 應于所述誤差的一半a/2的位置補償量，并且在不受加工中尺寸控制的 情況下，利用位于從補償后的磨削起始點前進了控制設備所計算出的切 入量的砂輪頭上的砂輪順次磨削待加工的每個工件。然而，由于不受加 工中尺寸控制的待加工工件的數目是基于事先設定的值來確定的，所以 存在頻繁執行不必要的加工中尺寸控制的可能。
在第三實施例中，砂輪頭的磨削起始點首先被補償對應于在對砂輪 所磨削的工件部分的加工中尺寸控制下所計算出的理論值與所測得的 實際尺寸之間的誤差a的位置補償量，然后，通過尺寸測量間隔設定裝 置來設定除最后一個工件外的在不受加工中尺寸控制的情況下所應當 磨削的工件的數目X。換句話說，尺寸測量間隔設定裝置設定作為在最 后的或前一加工中尺寸控制后磨削的工件中的最后一個且應當在下一 加工中尺寸控制下進行磨削的工件的序數作為下一尺寸測量間隔X。在 設定工件的數目或序數X作為下一尺寸測量間隔時(步驟S82 )，通過 將初始位置補償裝置在當前尺寸測量間隔期間對最后一個工件確定的 位置補償量(即，誤差a的一半a/2)除以在當前尺寸測量間隔期間磨 削的工件的數目(n)來計算單位或平均位置補償量(a/2/n)。然后，基 于該單位或平均位置補償量(a/2/n)來設定作為下一測量間隔的工件數 目或序數(X)。
圖7示出了在第三實施例中用于設定下一尺寸測量間隔的流程圖3 (由步驟S65至S94組成)。與前述第一實施例的一個不同之處在于 在分別對應于圖3的步驟S4和S13的各個步驟S68和S76中，執行加 工中尺寸控制，使得磨削操作在由尺寸測量設備18測量工件的直徑的 情況下進行。另外的不同之處在于因為在各個步驟S68和S76期間已 經進行了工件直徑的尺寸測量，圖7所示的流程圖3不包括對應于圖3 的步驟S6和S15的步驟；并且，在分別對應于步驟S9和S18的各個步驟S72和S80涉及與精磨同時執行的加工中尺寸控制(即，工件直徑由 尺寸測量設備18測量情況下的磨削^Mt控制)。除了上述這些步驟，此 第三實施例與前述第一實施例都相同。因此，在此第三實施例中，由于 用于尺寸控制的下一尺寸測量間隔是根據磨床的最新狀態確定的，所以 同樣能夠防止執行任何對于尺寸控制所不必要的測量，從而能夠高效地 執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提高生產率。然而，仍能夠 獲得完全滿足加工能力的產品。
(第四實施例)
在上述第三實施例中，在加工過程中同時獲得的加工中測得數據 被用作實際測得的尺寸數據。然而，不限于使用加工中測得數據，還能 夠像上述第一實施例那樣對砂輪頭的磨削起始點補償一個位置補償量， 該位置補償量對應于砂輪所磨削工件的由加工后尺寸設定設備在磨削 過程中測得的實際值與計算得到的理論值之間的誤差。在這種情況下， 除了在對磨削起始點的最后或前一補償之后的下 一尺寸測量間隔期間 所最后磨削的工件之外，其他工件的磨削都是在不受加工后尺寸控制的 情況下在加工中尺寸控制下進行的。在設定工件的數目或序數X作為下 一尺寸測量間隔時(步驟S114),通過將初始位置補償裝置在當前的尺 寸測量間隔中對最后一個工件確定的位置補償量(即，誤差a的一半a/2 ) 除以在當前的尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目(n)來計算單位或 平均位置補償量(a/2/n)。然后，基于該單位或平均位置補償量(a/2/n) 通過尺寸測量間隔設定裝置來設定作為下一測量間隔的工件數目或序 數(X)。
圖8示出了在第四實施例中的加工后尺寸控制情況下設定下一尺寸 測量間隔中所用的流程圖4 (由步驟S95至S126組成)。與前述第一實 施例的一個不同之處在于在對應于圖3所示的步驟S4和S13的各個 步驟S98和S107中，在加工中尺寸控制下對工件進行磨削，同時由尺 寸測量設備18測量工件的直徑。另外的不同之處在于在分別對應于 圖3的步驟S9和S18的各個步驟S103和S112中，在對工件進行精磨 的同時執行加工中尺寸控制(即，工件直徑由尺寸測量設備18測量情 況下的磨削操作控制)；并且，在分別對應于圖3的步驟S28和S29的 各個步驟S122和S123中，當在加工中尺寸控制下測量工件的直徑時， 執行對工件的粗磨和精磨。除了上述以外的步驟都與前述第 一實施例相同。因此，在此第四實施例中，由于用于尺寸控制的下一尺寸測量間隔 是根據磨床的最新狀態確定的，所以同樣能夠防止執行任何對于尺寸控 制所不必要的測量，從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加
工周期來提高生產率。然而，仍能夠獲得完全滿;ua工能力的產品。
第四實施例中的本發明不僅能夠同樣應用于前述第 一實施例中，還 能夠應用于前述第二實施例中的加工后尺寸控制，在前述第一實施例
中，在每次執行加工后尺寸控制時，將磨削起始點移動誤差a的一半a/2， 以在接連磨削多個工件后對砂輪頭19的位置補償相同的量，并且，砂 輪頭19在后退操作中后退到補償磨削起始點，在前述第二實施例中， 砂輪頭19被控制成在后退操作中后退到最初的磨削起始點，而不改變 最初的磨削起始點，并且，即使在對前述第二實施例進行了這種改型的 情況下，也能夠獲得與在前述第二實施例中所實現的相同的效果。
所有上述實施例都是以接連地磨削具有一個待磨部分的多個工件 的形式來描述的。然而，上述實施例可同樣以接連地磨削每個工件的多 個部分和接連地磨削多個這種工件的形式來實施。
對上述實施例中的各種特征和多個伴隨的優點總結如下
在圖3中典型示出的上述第一實施例中，在設定應當于在前一位置 補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔 期間磨削的工件的數目時，基于將初始位置補償裝置在當前的尺寸測量 間隔期間對最后一個工件確定的位置補償量(a/2)除以在當前尺寸測 量間隔期間磨削的工件的數目(n)而得到的單位或平均位置補償量 (a/2/n)來設定在下一尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目。因此，能 夠根據磨床在當前尺寸測量間隔期間的最新狀態來設定用于尺寸控制 的尺寸測量間隔，并能夠防止執行任何對于尺寸控制所不必要的測量， 從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提高生產
率。然而，仍能夠獲得完全滿;ua工能力的產品。
此外，在圖3中典型示出的上述第一實施例中，基于待磨削部分的 公差和磨床的加工能力來設定目標精度(P )，然后基于目標精度(P) 與平均加工誤差U/n)的商，即，通過將目標精度(P)除以平均加工
誤差(a/n)，來設定應當在下一尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目。 因此，能夠根據磨床在當前的尺寸測量間隔期間的最新狀態為尺寸控制
19設定尺寸測量間隔，并能夠防止執行任何對于尺寸控制所不必要的測 量，從而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提高生
產率。然而，仍能夠獲得完全滿;ua工能力的產品。
在圖4中典型示出的上述第二實施例中，在設定應當于在前一位置
補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔 期間磨削的工件的數目時，通過將砂輪頭位置補償裝置在前一尺寸測量 間隔和當前尺寸測量間隔期間對相應的最后工件確定的位置補償量
Ul/2， a2/2)之間的差值Ul/2-a2/2)除以在當前尺寸測量間隔期間 磨削的工件數目(n)計算出平均位置補償差值{ Ul/2-a2/2) /n}，然后 基于該平均位置補償差值設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工 件數目。因此，能夠根據磨床的最新狀態設定用于尺寸控制的下一尺寸 測量間隔，并能夠防止執行任何對于尺寸控制執行所不必要的測量，從 而能夠高效地執行加工后尺寸控制并通過縮短加工周期來提高生產率。
顯然，可以根據上述教示對本發明進行各種修改和變型。因此應當 理解，在權利要求的范圍內，可以與此處具體描述不同的方式來實施本 發明。
權利要求
1.一種用于磨床的加工后尺寸控制設備，所述磨床具有工件支撐設備，所述工件支撐設備用于以可繞旋轉軸線旋轉的方式支撐工件；砂輪頭，所述砂輪頭以可旋轉的方式承載砂輪并且能夠在與所述旋轉軸線交叉的方向上相對于工件移動；以及用于測量工件尺寸的尺寸測量設備；所述加工后尺寸控制設備包括初始位置補償裝置，所述初始位置補償裝置用于控制所述尺寸測量設備來測量由位于沿所述方向前進預定量的砂輪頭上的砂輪磨削的工件部分的實際尺寸，并用于對所述砂輪頭的初始位置補償一個位置補償量，所述位置補償量對應于所述實際尺寸與通過計算得到的當所述砂輪頭前進所述預定量時所述工件部分應當達到的理論尺寸之間的差值；以及尺寸測量間隔設定裝置，所述尺寸測量間隔設定裝置用于設定在前一位置補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目，所述前一位置補償操作和下一位置補償操作都由所述初始位置補償裝置執行；其中，所述尺寸測量間隔設定裝置通過將所述初始位置補償裝置在當前尺寸測量間隔期間對最后一個工件確定的位置補償量除以在當前尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償量，然后基于所述平均位置補償量設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目。
2. —種用于磨床的加工后尺寸控制設備，所i^床具有床身；工 作頭，所述工作頭安裝在所述床身上并以可旋轉的方式支撐工作主軸， 所述工作主軸用于支撐待磨削的具有非圓部分的工件；砂輪頭，所述砂 輪頭以可旋轉的方式承載砂輪并在所述床身上安裝成能夠沿與所述 工作主軸的旋轉軸線垂直的方向來回移動；控制設備，所述控制設備 用于控制所述工作主軸和所述砂輪頭，以在使所述砂輪頭沿進給方向 前進而抵靠所述非圓部分切入所述砂輪的同時通過根據限定所述非 圓部分的最終加工形狀的輪廓數據使所述工作主軸的旋轉與所述砂 輪頭的來回移動相關聯來執行輪廓產生運動；以及用于測量所述非圓部分的尺寸的尺寸測量設備；所述加工后尺寸控制設備包括初始位置補償裝置，所述初始位置補償裝置用于控制所述尺寸測 量設備來測量在執行所述輪廓產生運動時由位于切入了第一切入量 的砂輪頭上的砂輪磨削后的所述非圓部分的實際尺寸，用于對所述砂 輪頭的初始位置補償一個位置補償量，所述位置補償量對應于所述實 際尺寸與計算得到的在執行所述輪廓產生運動時所述砂輪頭前進了 所述第一切入量的時候所述非圓部分應當達到的理論尺寸之間的差 值，然后用于操作所述控制設備，使得在執行所述輪廓產生運動時所 述砂輪頭前進第二切入量；以及尺寸測量間隔設定裝置，所述尺寸測量間隔設定裝置用于設定在 前一位置補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺 寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目，所述前一位置補償操作和下 一位置補償操作都由所述初始位置補償裝置執行；其中，所述尺寸測量間隔設定裝置通過將所述初始位置補償裝置 在當前尺寸測量間隔期間對最后一個工件確定的位置補償量除以在 當前尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償量，然 后基于所述平均位置補償量設定在下 一 尺寸測量間隔期間應當磨削 的工件的數目。
3.如權利要求1或2所述的加工后尺寸控制設備，其中，所述尺寸 測量間隔設定裝置基于待磨削部分的公差和磨床的加工能力來設定 目標精度，然后基于通過將所述目標精度除以所述平均位置補償量而 得到的商來設定在所述下 一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數 目。
4. 一種用于磨床的加工后尺寸控制設備，所述磨床具有工件支 撐設備，所述工件支撐設備用于以可繞旋轉軸線旋轉的方式支撐工 件;砂輪頭，所述砂輪頭以可旋轉的方式承載砂輪并且能夠在與所述 旋轉軸線交叉的方向上相對于所述工件移動；以及用于測量工件尺寸 的尺寸測量設備；所述加工后尺寸控制設備包括砂輪頭初始位置補償裝置，所述妙、輪頭初始位置補償裝置用于控 制所述尺寸測量設備來測量由位于沿所述方向前進預定量的砂輪頭 上的砂輪磨削的工件部分的實際尺寸，并用于對所述砂輪頭的初始位 置補償一個位置補償量，所述位置補償量對應于所述實際尺寸與計算 得到的在所述砂輪頭前進所述預定量時所述工件部分應當達到的理論尺寸之間的差值；以及尺寸測量間隔設定裝置，所述尺寸測量間隔設定裝置用于設定在 前一位置補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺 寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目，所述前一位置補償操作和下 一位置補償操作都由所述砂輪頭初始位置補償裝置執行；其中，所述尺寸測量間隔設定裝置通過將所述砂輪頭初始位置補 償裝置分別在前一尺寸測量間隔期間和當前尺寸測量間隔期間對相 應的最后工件確定的位置補償量之間的差值除以在當前尺寸測量間 隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償差值，然后基于所述平 均位置補償差值設定在下 一 尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數 目。
5. —種用于磨床的加工后尺寸控制設備，所述磨床具有床身； 工作頭，所述工作頭安裝在所述床身上并以可旋轉的方式支撐工作主軸 的，所述工作主軸用于支撐待磨削的具有非圓部分的工件；砂輪頭，所 述砂輪頭以可旋轉的方式承載砂輪并在所述床身上安裝成能夠沿與 所述工作主軸的旋轉軸線垂直的方向來回移動；控制設備，所述控制 設備用于控制所述工作主軸和所述砂輪頭，以在使所述砂輪頭沿進給 方向前進而抵靠所述非圓部分切入所述砂輪時通過根據限定所述非 圓部分的最終加工形狀的輪廓數據使所述工作主軸的旋轉與所述砂 輪頭的來回移動相關聯來執行輪廓產生運動；以及用于測量所述非圓 部分的尺寸的尺寸測量設備；所述加工后尺寸控制設備包括砂輪頭初始位置補償裝置，所述砂輪頭初始位置補償裝置用于控 制所述尺寸測量設備來測量在執行所述輪廓產生運動的時候由位于 切入了第 一切入量的砂輪頭上的砂輪磨削后的所述非圓部分的實際 尺寸，用于對所述砂輪頭的初始位置補償一個位置補償量，所述位置補償量對應于所述實際尺寸與計算得到的在執行所述輪廓產生運動 時所述砂輪頭前進了所述第一切入量的時候所述非圓部分應當達到 的理論尺寸之間的差值，然后用于操作所述控制設備，使得在執行所述輪廓產生運動時所述砂輪頭前進第二切入量；以及尺寸測量間隔設定裝置，所述尺寸測量間隔設定裝置用于設定在 前一位置補償操作后開始并與下一位置補償操作一起結束的下一尺 寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目，所述前一位置補償操作和下 一位置補償操作都由所述砂輪頭初始位置補償裝置執行；其中，所述尺寸測量間隔設定裝置通過將所述砂輪頭初始位置補 償裝置分別在前一尺寸測量間隔期間和當前尺寸測量間隔期間對相 應的最后工件確定的位置補償量之間的差值除以在當前尺寸測量間 隔期間磨削的工件的數目來計算平均位置補償差值，并基于所述平均 位置補償差值設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目。
6.如權利要求4或5所述的加工后尺寸控制設備，其中，所述尺寸 測量間隔設定裝置基于待磨削部分的公差和磨床的加工能力來設定 目標精度，然后基于通過將所述目標精度除以所述平均位置補償差值 而得到的商來設定在所述下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的 數目。
全文摘要
本發明提供一種加工后尺寸控制設備，其設置有初始位置補償裝置，用于控制尺寸測量設備來測量工件部分的實際尺寸，并用于對砂輪頭的初始位置補償對應于實際值與計算得到的理論值之間的差值的位置補償量；和尺寸測量間隔設定裝置，用于設定于在前一初始位置補償操作后開始并與下一初始位置補償操作一起結束的下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目。尺寸測量間隔設定裝置基于將在當前尺寸測量間隔期間磨削的最后一個工件的位置補償量除以在當前尺寸測量間隔期間磨削的工件的數目而得到的平均位置補償量設定在下一尺寸測量間隔期間應當磨削的工件的數目。
文檔編號B24B19/12GK101549476SQ20091012913
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月25日 優先權日2008年3月31日
發明者井上勝晴, 山口智久 申請人:株式會社捷太格特