一种裁切刀基材精密磨削成型设备的制作方法

本发明涉及精密磨削，具体是一种裁切刀基材精密磨削成型设备。

背景技术：

1、现有技术在加工前数据采集与余量分析环节存在明显不足。未对裁切刀基材进行全面精准的三维扫描，难以获取完整且去噪后的初始点云数据；缺乏以目标三维设计数据为基准的空间配准流程，无法准确生成三维磨削余量分布场数据，导致磨削轨迹规划缺乏科学依据，难以适配基材的实际余量分布，影响磨削的精准性。

2、现有技术在磨削控制与误差修正环节缺陷突出。磨削过程中无法根据不同区域余量实时调整进给速度，难以实现自适应磨削；未设置在线光学测量环节，无法及时获取裁切刀半成品的实际三维轮廓数据，难以发现加工偏差；缺乏系统化的误差补偿机制，不能将偏差数据反向叠加至磨削轨迹进行精磨修正，导致最终成品的轮廓精度与尺寸稳定性不佳，难以满足精密裁切刀的使用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种裁切刀基材精密磨削成型设备，能够实现自适应精密磨削与闭环误差补偿，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本技术实施例提供了一种裁切刀基材精密磨削成型设备，所述设备包括三维扫描模块、空间配准余量分析模块、磨削轨迹规划模块、数控编译模块、自适应磨削控制模块、在线测量模块及误差补偿模块，包括：

3、所述三维扫描模块，用于对裁切刀基材进行三维数字扫描，得到所述裁切刀基材的初始点云数据；

4、所述空间配准余量分析模块，用于以预设的目标裁切刀三维设计数据为基准，对所述初始点云数据进行空间配准，得到所述裁切刀基材的三维磨削余量分布场数据；

5、所述磨削轨迹规划模块，用于根据所述裁切刀基材的磨削工艺参数和所述三维磨削余量分布场数据，生成所述裁切刀基材的磨削轨迹数据；

6、所述数控编译模块，用于对所述磨削轨迹数据进行数控编译，得到所述裁切刀基材的加工指令代码；

7、所述自适应磨削控制模块，用于根据所述加工指令代码控制所述裁切刀基材的数控磨床对所述裁切刀基材进行自适应磨削，得到所述裁切刀基材的裁切刀半成品；

8、所述在线测量模块，用于对所述裁切刀半成品进行在线光学测量，得到所述裁切刀基材的实际三维轮廓数据，将所述实际三维轮廓数据与所述目标裁切刀三维设计数据进行偏差比对分析，生成所述裁切刀基材的空间误差补偿数据；

9、所述误差补偿模块，用于将所述空间误差补偿数据反向叠加至所述磨削轨迹数据，以对所述裁切刀半成品进行误差补偿精磨，得到所述裁切刀基材的裁切刀成品。

10、进一步的，所述三维扫描模块在执行对裁切刀基材进行三维数字扫描，得到所述裁切刀基材的初始点云数据时，具体用于：

11、启动裁切刀基材的三维扫描仪，对所述裁切刀基材进行多角度扫描，得到所述裁切刀基材的多角度点云数据；

12、基于所述裁切刀基材的几何特征，将所述多角度点云数据中不同角度采集的点云数据进行坐标对齐融合，得到所述裁切刀基材的完整表面点云数据；

13、对所述完整表面点云数据进行去噪滤波处理，得到所述裁切刀基材的初始点云数据。

14、进一步的，所述空间配准余量分析模块在执行以预设目标裁切刀三维设计数据为基准，对所述初始点云数据进行空间配准，得到所述裁切刀基材的三维磨削余量分布场数据时，具体用于：

15、提取预设目标裁切刀三维设计数据中的基准特征信息，所述基准特征信息包括目标裁切刀的刀尖轮廓、刀刃曲线以及刀体对称面；

16、识别所述初始点云数据中与所述基准特征信息相对应的实测特征信息；

17、将所述实测特征信息与所述基准特征信息进行空间对齐，得到所述初始点云数据与所述预设目标裁切刀三维设计数据之间的空间变换关系；

18、基于所述空间变换关系，将所述初始点云数据映射至所述预设目标裁切刀三维设计数据的坐标系中，得到所述裁切刀基材的归一化点云数据；

19、在相同空间位置，将所述归一化点云数据与所述预设目标裁切刀三维设计数据进行逐点比对，得到所述裁切刀基材的三维磨削余量分布场数据。

20、进一步的，所述磨削轨迹规划模块在执行根据所述裁切刀基材的磨削工艺参数和所述三维磨削余量分布场数据，生成所述裁切刀基材的磨削轨迹数据时，具体用于：

21、提取所述三维磨削余量分布场数据中裁切刀基材表面空间位置对应的磨削去除量，以得到所述裁切刀基材的磨削去除量分布图；

22、根据所述裁切刀基材的磨削工艺参数的砂轮几何参数，构建所述裁切刀基材的砂轮坐标系，将所述磨削去除量分布图映射至所述砂轮坐标系下，得到所述裁切刀基材的初步路径规划数据；

23、根据所述磨削工艺参数中的磨削深度和进给速度，对所述初步路径规划数据进行离散化处理，得到所述裁切刀基材的刀位点序列；

24、根据所述磨削工艺参数中的走刀策略，对所述刀位点序列进行排序连接，得到所述裁切刀基材的磨削路径数据；

25、将所述磨削路径数据与所述磨削工艺参数中的工艺指令信息进行整合，得到所述裁切刀基材的磨削轨迹数据。

26、进一步的，所述数控编译模块在执行对所述磨削轨迹数据进行数控编译，得到所述裁切刀基材的加工指令代码时，具体用于：

27、解析所述磨削轨迹数据，提取所述裁切刀基材表面加工位置的刀具轨迹点坐标以及轨迹点对应的进给速度、主轴转速和磨削深度参数；

28、根据所述裁切刀基材中数控系统的指令格式，将所述刀具轨迹点坐标转换为所述数控系统可识别的坐标轴运动指令；

29、将所述进给速度、所述主轴转速和所述磨削深度参数分别转换为对应的进给功能字、主轴功能字和刀具功能字；

30、根据所述磨削轨迹数据中的加工顺序，将所述坐标轴运动指令与对应的进给功能字、主轴功能字和刀具功能字进行联合编排，得到所述裁切刀基材的数控程序段；

31、在所述数控程序段的起始位置添加程序启动指令和工艺初始化指令，在所述数控程序段的结束位置添加程序结束指令，得到所述裁切刀基材的加工指令代码。

32、进一步的，所述数控编译模块在执行将所述进给速度、所述主轴转速和所述磨削深度参数分别转换为对应的进给功能字、主轴功能字和刀具功能字时，具体用于：

33、解析所述磨削轨迹数据，提取所述磨削轨迹数据中所述裁切刀基材表面加工位置的刀位点坐标，以及与所述刀位点坐标相对应的进给速度值、主轴转速值和磨削深度参数值；

34、按照所述数控系统的地址字编址规则，对所述进给速度值赋予地址符，得到所述进给速度值的进给功能字；

35、按照所述数控系统的地址字编址规则，对所述主轴转速值赋予地址符，得到所述主轴转速值的主轴功能字；

36、按照所述数控系统的刀具补偿编址规则，将所述磨削深度参数值与对应的刀具补偿号进行关联，并对所述刀具补偿号赋予地址符，得到所述刀具补偿号的刀具功能字。

37、进一步的，所述自适应磨削控制模块在执行根据所述加工指令代码控制所述裁切刀基材的数控磨床对所述裁切刀基材进行自适应磨削，得到所述裁切刀基材的裁切刀半成品时，具体用于：

38、将所述加工指令代码输入至所述裁切刀基材的数控磨床对应的数控系统中；

39、根据所述数控系统，对所述加工指令代码进行参数化插补，得到所述数控磨床中进给轴的运动控制指令以及主轴运转控制指令；

40、根据所述运动控制指令驱动所述进给轴联动，同时根据所述主轴运转控制指令驱动砂轮旋转，使所述砂轮按照所述加工指令代码中规划的轨迹接触所述裁切刀基材的表面进行材料去除；

41、在磨削过程中，所述数控系统根据所述加工指令代码中针对不同磨削区域所设定的进给速度值，实时调整所述进给轴的运动速率，以在所述磨削区域实现与区域余量相适应的进给速度；

42、当所述数控系统执行完所述加工指令代码的全部程序段后，停止所述砂轮旋转及进给轴运动，得到所述裁切刀基材的裁切刀半成品。

43、进一步的，所述在线测量模块在执行对所述裁切刀半成品进行在线光学测量，得到所述裁切刀基材的实际三维轮廓数据，将所述实际三维轮廓数据与所述预设目标裁切刀三维设计数据进行偏差比对分析，生成所述裁切刀基材的空间误差补偿数据时，具体用于：

44、对所述裁切刀半成品进行表面扫描，并采集所述裁切刀半成品表面的空间坐标，生成所述裁切刀半成品的测量点云数据；

45、将所述测量点云数据与所述预设目标裁切刀三维设计数据进行空间配准，得到所述裁切刀基材的配准后测量点云数据；

46、在所述预设目标裁切刀三维设计数据的坐标系中，确定所述配准后测量点云数据中测量点相对于所述预设目标裁切刀三维设计数据中对应理论点的法向偏差量，生成所述测量点的偏差值集；

47、对所述测量点的偏差值集进行空间插值处理，得到所述裁切刀半成品表面的连续偏差分布；

48、根据所述连续偏差分布，生成所述裁切刀基材的空间误差补偿数据。

49、进一步的，所述误差补偿模块在执行将所述空间误差补偿数据反向叠加至所述磨削轨迹数据，以对所述裁切刀半成品进行误差补偿精磨，得到所述裁切刀基材的裁切刀成品时，具体用于：

50、将所述空间误差补偿数据按照空间位置对应关系，在所述磨削轨迹数据所包含的刀位点的法线方向上，对所述刀位点的坐标进行反向偏移，生成修正后的磨削轨迹数据；

51、将所述修正后的磨削轨迹数据输入至所述裁切刀基材的后处理器中，通过所述后处理器编译生成修正后的加工指令代码；

52、将所述修正后的加工指令代码输入至所述数控磨床的数控系统中，控制所述数控磨床对所述裁切刀半成品进行精磨，得到所述裁切刀基材的裁切刀成品。

53、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

54、有益效果。

55、1.本发明通过精准的数据采集与轨迹规划，为裁切刀基材磨削成型提供高质量基础保障。对裁切刀基材进行多角度三维扫描与点云融合去噪，获取完整且精准的初始点云数据；以目标三维设计数据为基准进行空间配准，生成详细的三维磨削余量分布场数据；结合磨削工艺参数规划出适配不同区域余量的磨削轨迹，经数控编译转化为精准的加工指令代码，确保磨削过程的精准性与针对性。

56、2.本发明借助自适应磨削与闭环误差补偿，显著提升裁切刀成品的精度与稳定性。根据加工指令实现进给速度的实时自适应调整，完成高效磨削得到裁切刀半成品；通过在线光学测量获取实际三维轮廓数据，与目标设计数据比对生成空间误差补偿数据；将误差数据反向叠加至磨削轨迹进行精磨，有效修正加工偏差，最终得到轮廓规整、尺寸精准、性能可靠的裁切刀成品，满足精密磨削的高标准要求。

57、本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。