本發明屬于超硬材料砂輪磨削加工技術領域，具體涉及一種尋跡法砂輪對刀方法及系統。

背景技術：

磨削加工作為一種高精度加工技術，其發展方向已在高效、精密及超硬磨料等領域形成齊頭并進、相互關聯的趨勢。超硬磨料的出現與發展為擴大磨削加工應用范圍和促進高效磨削加工發展創造了條件，磨削加工的應用研究正朝著精密、高效的方向發展。

磨床的對刀是磨削加工過程中很重要的環節，對刀的精度會直接影響工件的加工質量，目前常見的聲音和火花判別法需要靠有經驗的操作工人師傅才能判別對刀起始點，由于人為因素存在一定的誤差，且容易受到環境噪聲干擾；利用塞尺或紙張預留對刀距離的方法，容易造成砂輪撞傷工件，所以只好犧牲加工效率，預留大量的對刀距離，加工效率較低。傳統對刀的方法不能滿足精密高效磨削的加工需要，這也是現有技術的不足之處。

申請號為cn201610588655.4的專利提供了一種利用砂輪表面最高點對刀的精密修整對刀方法，采集砂輪徑向的最高點作為對刀起點，提高了精密修整對刀精度，但由于采集的最高點僅僅是砂輪某一個圓周上圓環的數據，不是砂輪表面的最大外圓處，不能精確反映砂輪與工件的接觸位置坐標，存在一定的誤差。

申請號為200810306601.x的專利提供了一種多軸數控機床刀具的補償系統方法，減少了多個刀具磨損不一致造成的系統誤差，但僅僅是檢測了刀具的長度，并沒有刀具的直徑、角度等磨損因素數據。

申請號為cn201510969108.6的專利提供了一種加工中心刀具在線磨損補償的方法，在刀具低速旋轉時，測量出刀具的x、y、z三個方向的尺寸變化，輸入系統，補償加工參數。該方法未在低速旋轉下測量，未考慮高速旋轉下砂輪的膨脹、變形等因素，適合于鉆銑床的加工，不適合于砂輪磨削精密對刀。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種尋跡法砂輪對刀方法及系統，提高砂輪的對刀精度和效率，避免砂輪損傷工件。

本發明的目的是以下述方式實現的：一種尋跡法砂輪對刀方法,包括以下步驟：（1）將一個直徑為d0的砂輪標樣固定在主軸上，調整好激光位移傳感器與砂輪標樣的位置l0后，將砂輪標樣的直徑d0和砂輪標樣與激光位移傳感器的相對位置l0信息輸入尋跡法系統軟件，作為計算判斷依據，并設置激光位移傳感器的激光束直徑；（2）開啟激光位移傳感器，調整砂輪的位置，使激光束打在砂輪外圓邊緣內，并設定安全距離s，砂輪在安全距離s內快速移動；（3）輸入砂輪直徑d，如果d大于d0，則控制系統驅動砂輪向遠離激光束的方向移動d-d0；如果d小于d0，則控制系統驅動砂輪向靠近激光束的方向移動d0-d；（4）點擊對刀按鈕，通過激光位移傳感器判斷位移的反饋值l，判定過程如下：1）如果l0-2dg<l<l0+2dg，其中dg為磨粒直徑，則判定為激光位移傳感器的激光束打在砂輪上，在安全距離內，這時反饋回機床控制器，砂輪快速移動，使得激光束快速尋找到砂輪的外圓；2）如果l0+2dg<l≤l0+t，t為砂輪厚度，則判定為激光位移傳感器的激光束打在砂輪外圓的某顆磨粒上，這時反饋回機床控制器，砂輪微米級精度進給，如果超出范圍后，返回上一點，直至精度控制在2μm以內，點擊確認后，完成對刀過程；3）如果l>l0+t，則判定為激光位移傳感器的激光束已經越過砂輪了，這時反饋回機床控制器，需要砂輪返回至上一個坐標，直至尋找出砂輪的最大直徑處的坐標值，最后取最優解；（5）根據尋找出的砂輪最大直徑處的坐標值，設定機床的對刀起始點，即作為磨削程序的砂輪與工件接觸的起始點。

所述步驟（1）中所述激光束直徑不大于磨粒直徑的1/3。

所述步驟（2）中所述激光束打在砂輪外圓邊緣內1～2mm處。

一種尋跡法砂輪對刀系統，包括安裝在主軸上的砂輪和固定或內置在機床上的激光位移傳感器，激光位移傳感器位于砂輪的軸向方向，激光位移傳感器將砂輪與激光位移傳感器的相對位置信息反饋至尋跡法系統軟件，尋跡法系統軟件作出計算判斷后將判定結果反饋至機床數控系統，機床數控系統控制砂輪移動。

本發明的有益效果是：采用激光位移傳感器，實現砂輪磨削過程中的快速對刀，采用這種新方法能提高砂輪的對刀精度和效率，避免砂輪損傷工件，可以將半小時甚至幾小時才能完成的對刀工作，縮短到1-3分鐘內完成，從而顯著提高精密磨削加工效率；可以在高速磨床上迅速、精確找到砂輪的對刀起始點，提高了高速磨削的精度和效率。

附圖說明

圖1是對刀系統安裝示意圖。

圖2是對刀邏輯判斷示意圖。

圖3是對刀系統界面示意圖。

具體實施方式

如圖1～3所示，一種尋跡法砂輪對刀方法,包括以下步驟：（1）將一個直徑為d0的砂輪標樣固定在主軸1上，調整好激光位移傳感器與砂輪標樣的位置l0后，將砂輪標樣的直徑d0和砂輪標樣與激光位移傳感器的相對位置l0信息輸入尋跡法系統軟件，作為計算判斷依據，并設置激光位移傳感器的激光束直徑,為了減小誤差，激光位移傳感器的激光束直徑最好小一些，一般不要超過磨粒直徑的1/3，對于磨粒較細的砂輪，可以選擇最小激光束直徑，一般推薦激光束直徑20μm；（2）開啟激光位移傳感器，調整砂輪的位置，使激光束打在砂輪外圓邊緣內1～2mm處，并設定安全距離s，砂輪在安全距離s內快速移動；（3）輸入砂輪直徑d，如果d大于d0，則控制系統驅動砂輪向遠離激光束的方向移動d-d0；如果d小于d0，則控制系統驅動砂輪向靠近激光束的方向移動d0-d；（4）點擊對刀按鈕，通過激光位移傳感器判斷位移的反饋值l，判定過程如下：1）如果l0-2dg<l<l0+2dg，其中dg為磨粒直徑，則判定為激光位移傳感器的激光束打在砂輪上，在安全距離內，這時反饋回機床控制器，砂輪快速移動，使得激光束快速尋找到砂輪的外圓；2）如果l0+2dg<l≤l0+t，t為砂輪厚度，則判定為激光位移傳感器的激光束打在砂輪外圓的某顆磨粒上，這時反饋回機床控制器，砂輪微米級精度進給，如果超出范圍后，返回上一點，直至精度控制在2μm以內，點擊確認后，完成對刀過程；3）如果l>l0+t，則判定為激光位移傳感器的激光束已經越過砂輪了，這時反饋回機床控制器，需要砂輪返回至上一個坐標，直至尋找出砂輪的最大直徑處的坐標值，最后取最優解；（5）根據尋找出的砂輪最大直徑處的坐標值，設定機床的對刀起始點，即作為磨削程序的砂輪與工件接觸的起始點，遇到緊急情況，請迅速按下程序急停鍵或機床急停鍵；（6）輸入工件磨削處的直徑dw，開啟數控程序，開始磨削工件。

一種尋跡法砂輪對刀系統，包括安裝在主軸1上的砂輪2和固定或內置在機床上的激光位移傳感器3，激光位移傳感器3位于砂輪2的軸向方向，以便激光能夠打在砂輪的邊緣處，激光位移傳感器3將砂輪2與激光位移傳感器3的相對位置信息反饋至尋跡法系統軟件4，尋跡法系統軟件4作出計算判斷后將判定結果反饋至機床數控系統5，機床數控系統5控制砂輪2移動。

本發明基于激光位移傳感器測位移的原理，通過計算機程序判定砂輪的最大外圓坐標值，在線反饋回機床數控程序，避免人工手動輸入數據很容易產生人為失誤，造成數據的錯誤從而影響產品的加工，并將最大外圓坐標值作為砂輪磨削對刀的起始點。