一種基於數控系統的刀具磨製方法、裝置及系統的製作方法
2023-05-18 01:38:11 2
專利名稱：一種基於數控系統的刀具磨製方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於刀具加工領域，尤其涉及一種基於數控系統的刀具磨製方法、裝置及系統。
背景技術：
刀具是通過刀坯磨製而成，具體的，在刀坯兩面經過磨削，或者直接用帶有凹槽的模具進行磨削，以使刀背與刀刃之間形成楔形，刀刃楔形區域應從刀柄至刀尖平行於整個刀的輪廓。目前行業內磨製刀具普遍採用的是靠模法。「靠模法」是指在磨製刀具時，首先必須置備一個和刀具外形尺寸一樣的模具型腔，通常該模具型腔會考慮到砂輪幹涉情況，然後通過靠模裝置令砂輪按照靠模的表面軌跡動對刀坯進行仿形磨製加工。但是採用「靠模法」加工不同尺寸的刀具需要製作不同的靠模，當多臺機器大批量加工同一尺寸的刀具時，每臺機器必須配置一隻靠模；而當一臺機器需要加工多種不同型號的刀具時，需要針對不同刀具配置相同數量的靠模。這種方法不僅生產成本高，工作效率低，而且加工效果不理想，不易滿足不同客戶的不同生產需求；另外採用「靠模法」靠模由於數量眾多，管理困難，容易混淆，可能會出現選錯模的情況，增加了管理成本。
發明內容
鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種基於數控系統的刀具磨製方法、裝置及系統，旨在解決現有「靠模法」生成刀具時，針對不同的刀具需要不同的靠模、每臺機器均需要一個靠模，使得靠模數量眾多、難以管理，而且生產成本高、加工效率不理想的技術問題。一方面，所述基於數控系統的刀具磨製方法包括下述步驟:根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序；按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。另一方面，所述基於數控系統的刀具磨製裝置包括:曲線分段單元，用於根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；程序生成單元，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序；刀具磨製單元，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。再一方面，所述基於數控系統的刀具磨製系統，包括砂輪和用於固定刀具的工具機，還包括用於控制砂輪磨製刀具的數控系統，所述數控系統包括上述基於數控系統的刀具磨製裝置。本發明的有益效果是:本發明通過數控系統取代傳統的靠模磨製刀具方法，具體的，首先設定刀具曲線，並且分段處理，數控系統根據所述刀具曲線的分段點的位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序，然後根據所述刀具加工程序控制砂輪磨製刀坯得到刀具，因此本發明技術方案無需靠模，避免了由於靠模帶來的一系列問題，比如需要大量的靠模增加了成本，大量的靠模不易管理、容易發生混淆，若選模出錯，則會浪費大量人力財力，通過使用本發明，一臺機器能夠加工多種尺寸各異的刀具，當刀具尺寸需要修正時，只需修正相應的加工數據，重新生成刀具加工程序即可，當大批量加工同一尺寸的刀具時，只需要將調試刀具合格的機器中的加工數據或程序複製到其它機器上即可，有效地降低了生產成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨製的刀具線條銜接更光滑，更美觀，適合各種批量生產。
圖1是本發明第一實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法的流程圖；圖2是本發明第一實施例提供的一種廚刀的分段示意圖；圖3是本發明第二實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法的流程圖；圖4是本發明第二實施例提供的一種屠刀與砂輪的幹涉示意圖；圖5是圖4中B-D段的局部放大圖；圖6是本發明第二實施例提供的刀具曲線經幹涉修飾的示意圖；圖7是圖6中B-D段的局部放大圖；圖8是本發明第三實施例提供基於數控系統的刀具磨製裝置的結構方框圖；圖9是本發明第四實施例提供基於數控系統的刀具磨製裝置的結構方框圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明實施例是通過數控系統控制砂輪完成磨製刀具，因此實現本發明實施例之前，需要調試好數控系統，將刀坯固定在工具機上，安置好砂輪後，然後再控制砂輪的運動路徑完成刀具磨製，為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。實施例一:圖1示出了本發明第一實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法的流程，為了便於說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法包括:步驟S101、根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理。所述刀具曲線為砂輪在磨製刀具時所走的路徑，在磨製不同的刀具時，所述刀具曲線不盡相同，如圖2所示，假設當前需要磨製廚刀，首先要繪製廚刀的刀具曲線，再將所述刀具曲線分成多段，具體分段由刀具曲線的走勢來確定，在曲線弧度大的位置處分段可以緊密些，在曲線弧度小的地方分段可以稀疏些，如圖2所示的廚刀，根據圖示中刀具曲線，在曲線中選取六個點，從A至F，將所述刀具曲線的五段。步驟S102、獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序。本步驟中為了量化刀具曲線的各個分段點的位置數據，首先建立坐標系，如圖2所示,在砂輪磨製起點為坐標原點，砂輪橫向運動方向為Y軸，砂輪縱向運動方向為Z軸，在所述坐標系中，獲取各個分段點的位置數據，分段點為A(yi，Zl)、B(y2，z2)、C(y3，z3)、D(y4, z4)、E(y5, z5)、F(y6, z6)，得到位置數據後錄入數控系統，數控系統根據所述位置數據自動進行樣條教導，生成刀具加工程序，這裡所述的樣條教導指根據幾個位置固定的控制點，即本步驟中所述的曲線分段點，這些控制點位置不變，自動生成經過所述控制點的平滑曲線，然後根據所述平滑曲線生成刀具加工程序，所述生成的平滑曲線就是砂輪的打磨運行軌跡。步驟S103、按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。砂輪由數控系統控制，本步驟中在生成刀具加工程序後，執行所述程序，砂輪5就會在數控系統的控制下，沿所述平滑曲線精確打磨移動。顯然本實施例提供刀具磨製方法與現有靠模法相比，避免了由眾多靠模帶來的高成本、難管理的問題，同時在本實施例中生成刀具加工程序後，直接將程序複製到其他機器上即可，可以實現多臺機器同時進行刀具磨製，當刀具尺寸需要修正時，只需修正相應的加工數據，重新生成刀具加工程序即可。本實施例有效地降低了生產成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨製的刀具線條銜接更光滑，更美觀，適合各種批量生產。實施例二:圖3示出了本發明第二實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法的流程，為了便於說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的基於數控系統的刀具磨製方法包括:步驟S301、根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；步驟S302、獲取刀具曲線各個分段點的位置數據；步驟S303、當發現刀具曲線和砂輪存在幹涉時，根據砂輪的規格尺寸和刀具曲線的變化情況對所述刀具曲線進行幹涉修飾；步驟S304、將經過幹涉修飾後的刀具曲線位置數據錄入數控系統，並自動進行樣條教導生成刀具加工程序。上述步驟S302-S304是實施例一中步驟S102的一種具體優選的實施方式，設計不同的刀具，其刀具曲線可能會不一樣，在實際打磨過程中，當刀具曲線向一個方向變化，即刀具曲線逐漸上升或者逐漸下降時，加工過程中不存在砂輪幹涉的情況，比如如圖2所示的廚刀；當在一條刀具曲線中既出現上升又出現下降，即刀具曲線由上升變為下降趨勢或者由下降變為上升趨勢時，也即出現波浪刀路時，在加工過程中會出現砂輪幹涉的情況，如圖4所示的屠刀，同樣假設將該屠刀分成五段，分段點依次為A (yi，Z1)、B(y2，z2)、C(y3，z3)、D (y4, z4)、E (y5, z5)、F (y6，z6)，其中A-B段和D-F段為曲線下降過程，B-D段為曲線上升過程，因此在打磨過程中，B-D段內砂輪5與屠刀之間存在明顯的幹涉現象，這樣就刀具經磨製後得不到預期的刀刃楔形區域，生產出的刀具不合格，為了便於理解，參照圖5，示出了圖4中B-D部分的局部放大結構，顯然在打磨過程中，砂輪5的左側與預期的刀具曲線之間存在幹涉區域6，為此在生成刀具加工程序之前需要對刀具曲線進行幹涉修飾，具體幹涉修飾情況需要根據砂輪的規格尺寸和刀具曲線的變化情況，還是以圖4所示的屠刀為例，在C點處，將曲線向下調整預設刀具曲線的最大幹涉深度，得到如圖6所示的C'點，這樣就得到了一條新的刀具曲線，各分段點分別為 A(y1; Z1)、B(y2, z2)、C』(y3』，Z3' )、D(y4, z4)、E(y5, z5)、F(y6, z6)，其中B-D放大部分如圖7所示，這樣再將幹涉修飾後的刀具曲線位置數據錄入數控系統，並自動進行樣條教導生成刀具加工程序。因此經過本實施例所述的幹涉修飾後，可以對準確打磨出預期的刀具，而且刀具線條銜接更光滑，更美觀。步驟S305、根據生成的刀具加工程序對刀具曲線進行仿真；步驟S306、當仿真不合格時，對錄入的位置數據進行修正，重新生成樣條教導數據，直至保證仿真合格。上述步驟S305-S306描述的時曲線仿真過程，在刀坯試磨之前，為避免材料浪費，數控系統根據生成的刀具加工程序，對刀具曲線進行仿真，若仿真結果符合要求，則進入刀坯試磨階段；若仿真結果不符合要求，則對錄入的數據進行修正，重新生成樣條教導程序，直至保證仿真合格。步驟S307、按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行試磨；步驟S308、當試磨不合格時，對不合格分段的加工數據進行調整，再進行仿真，直至試磨出符合要求的刀具；步驟S309、進行刀具批量磨製。本實施例中，在進行刀具批量磨製之前還需進行刀坯試磨過程，若試磨不合格，對不合格分段的加工數據進行調整，再進行仿真，直至試磨出符合要求的刀具，此後再進行刀具批量磨製，避免了由於大量進行刀具磨製後才發現磨製出的刀具不符合要求帶來的巨大損失。本實施例與實施例一相比，增加了刀具幹涉修飾、曲線仿真以及刀具試磨過程，通過這些增加的步驟，使得通過本實施例方法磨製出來的刀具，精確度更高，得到合格的刀具。實施例三:圖8示出了本發明第三實施例提供的基於數控系統的刀具磨製裝置的結構，為了便於說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的基於數控系統的刀具磨製裝置包括:曲線分段單元801，用於根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；程序生成單元802，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序；刀具磨製單元803，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。本實施例提供的各個功能單元801-803對應實現了實施例一中的步驟S101-S103,具體的，首先通過曲線分段單元801根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理，程序生成單元802在獲取刀具曲線各個分段點的位置數據後錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序，刀具磨製單元803再按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。本實施例提供的裝置與現有技術相比，無需使用靠模，避免了由眾多靠模帶來的高成本、難管理的問題，同時在本實施例中生成刀具加工程序後，直接將程序複製到其他機器上即可，可以完成批量生產要求，當刀具尺寸需要修正時，只需修正相應的加工數據，重新生成刀具加工程序即可。本實施例有效地降低了生產成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨製的刀具線條銜接更光滑，更美觀，適合各種批量生產。實施例四:圖9示出了本發明第四實施例提供的基於數控系統的刀具磨製裝置的結構，為了便於說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。本實施例提供的基於數控系統的刀具磨製裝置包括:曲線分段單元91，用於根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；程序生成單元92，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序；刀具磨製單元93，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。其中，所述程序生成單元92包括:數據獲取模塊921，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據；幹涉修飾模塊922，用於當發現刀具曲線和砂輪存在幹涉時，根據砂輪的規格尺寸和刀具曲線的變化情況對所述刀具曲線進行幹涉修飾；程序生成模塊923，用於將經過幹涉修飾後的刀具曲線位置數據錄入數控系統，並自動進行樣條教導生成刀具加工程序。其中，所述刀具磨製單元93包括:曲線仿真模塊931，用於根據生成的刀具加工程序對刀具曲線進行仿真；數據修正模塊932，用於當仿真不合格時，對錄入的位置數據進行修正，重新生成樣條教導數據，直至保證仿真合格。刀具試磨模塊933，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行試磨；數據調整模塊934，用於當試磨不合格時，對不合格分段的加工數據進行調整，再進行仿真，直至試磨出符合要求的刀具；刀具磨製模塊935，用於控制進行刀具批量磨製。本實施例提供的各個功能單元和功能模塊對應實現了實施例二中的各個步驟，另一方面，本實施例在實施例三的基礎上，進一步公開了程序生成單元92和刀具磨製單元93的具體結構，與實施三相比，通過本實施例磨製得到的刀具，精確度更高，更符合預期要求。實施例五:本實施例提供了一種基於數控系統的刀具磨製系統，該系統是實施一和實施二的實現基礎，具體包括砂輪和用於固定刀具的工具機，以及用於控制砂輪磨製刀具的數控系統，所述數控系統包括如實施例三或實施例四所述的基於數控系統的刀具磨製裝置，所述基於數控系統的刀具磨製裝置本質為生成刀具加工程序和控制砂輪運動的軟體，在所述基於數控系統的刀具磨製裝置的控制下，可以實現對刀坯進行打磨，得到預期要求的刀具。本實施例與現有的刀具磨製系統相比，增加了數控系統，並同時略去了靠模，在所述數控系統的控制下進行批量磨製刀具，不僅可以避免由於靠模帶來高成本、難管理的問題，還提高了刀具磨製效率，得到的刀具也更符合要求。本領域普通技術人員可以理解，實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，所述的程序可以在存儲於一計算機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如ROM/RAM、磁碟、光碟等。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於數控系統的刀具磨製方法，其特徵在於，所述方法包括: 根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理； 獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序； 按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製具體包括: 按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行試磨； 當試磨不合格時，對不合格分段的加工數據進行調整，再進行仿真，直至試磨出符合要求的刀具； 進行刀具批量磨製。
3.如權利要求2所述方法，其特徵在於，所述獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序步驟，具體包括: 獲取刀具曲線各個分段點的位置數據； 當發現刀具曲線和砂輪存在幹涉時，根據砂輪的規格尺寸和刀具曲線的變化情況對所述刀具曲線進行幹涉修飾； 將經過幹涉修飾後的刀具曲線位置數據錄入數控系統，並自動進行樣條教導生成刀具加工程序。
4.如權利要求3所述方法，其特徵在於，所述按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行試磨步驟之前，還包括: 根據生成的刀具加工程序對刀具曲線進行仿真； 當仿真不合格時，對錄入的位置數據進行修正，重新生成樣條教導數據，直至保證仿真合格。
5.一種基於數控系統的刀具磨製裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 曲線分段單元，用於根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；程序生成單元，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序； 刀具磨製單元，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。
6.如權利要求5所述裝置，其特徵在於，所述刀具磨製單元包括: 刀具試磨模塊，用於按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行試磨； 數據調整模塊，用於當試磨不合格時，對不合格分段的加工數據進行調整，再進行仿真,直至試磨出符合要求的刀具； 刀具磨製模塊，用於控制進行刀具批量磨製。
7.如權利要求6所述裝置，其特徵在於，所述程序生成單元包括: 數據獲取模塊，用於獲取刀具曲線各個分段點的位置數據； 幹涉修飾模塊，用於當發現刀具曲線和砂輪存在幹涉時，根據砂輪的規格尺寸和刀具曲線的變化情況對所述刀具曲線進行幹涉修飾； 程序生成模塊，用於將經過幹涉修飾後的刀具曲線位置數據錄入數控系統，並自動進行樣條教導生成刀具加工程序。
8.如權利要求7所述裝置，其特徵在於，所述刀具磨製單元還包括: 曲線仿真模塊，用於根據生成的刀具加工程序對刀具曲線進行仿真； 數據修正模塊，用於當仿真不合格時，對錄入的位置數據進行修正，重新生成樣條教導數據，直至保證仿真合格。
9.一種基於數控系統的刀具磨製系統，包括砂輪和用於固定刀具的工具機，其特徵在於，所述系統還包括用於控制砂輪磨製刀具的數控系統，所述數控系統包括如權利要求5-8任一項所述的基於數控系 統的刀具磨製裝置。
全文摘要
本發明適用於刀具加工領域，提供一種基於數控系統的刀具磨製方法、裝置及系統，所述方法包括根據刀具磨製需求設定刀具曲線，並對所述刀具曲線分段處理；獲取刀具曲線各個分段點的位置數據並錄入數控系統，並根據所述位置數據自動進行樣條教導生成刀具加工程序；按照所述刀具加工程序控制砂輪對刀坯進行磨製。本發明技術方案中無需靠模，避免了由眾多靠模帶來的高成本、難管理的問題，同時在生成刀具加工程序後，可以直接將程序複製到其他機器上完成批量生產，當刀具尺寸需要修正時，只需修正相應的加工數據，重新生成刀具加工程序即可。本發明有效地降低了生產成本，而且加工效率高，刀具加工效果理想，磨製的刀具線條銜接更光滑，更美觀。
文檔編號B24B3/00GK103143991SQ201310043660
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者曲崇, 楊基鵬, 唐曉兵, 江小玲, 王曉剛, 曾逸 申請人:深圳眾為興技術股份有限公司