CN102059592B - 多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法 - Google Patents

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Abstract

一种机械加工技术领域的多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法，首先确定磨削初始位置，然后按等步距使用过山处理法，对多边形工件的每条边上的磨削点进行寻值以确定磨削点对应的工件转角及砂轮架横移距离，最后通过变速旋转多边形工件使磨削点的线速度与基准线速度相同，实现恒磨除率变角速度非圆磨削。本发明能磨削任意多边形，可以较好的保证多边形磨削时加工精度和表面质量。

Description

多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法
技术领域
本发明涉及的是一种机械加工技术领域的方法，具体是一种多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法。
背景技术
磨削是一种重要的精加工方法，与其它的加工方法相比，磨削具有加工精度高、获得表面质量好、能加工高硬度材料等优点，因而通常作为高质量要求零件的最终精加工手段。传统磨削加工对象为截面为圆的工件，对于非圆截面回转工件，不能使用传统的磨削方法来进行加工。现有的非圆磨削技术一般分为两种：(1)通过多轴多维联动轨迹磨削技术；(2)C轴与X轴联动切点跟踪非圆磨削技术。其中，C轴与X轴联动切点跟踪非圆磨削技术，通过采用计算机数控技术，根据建立的工件磨削运动数学模型，控制X轴方向上砂轮的横向进给和C轴工件回转运动联动插补，使砂轮与工件保持接触，而完成磨削来实现。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101323099A，记载了一种“凸轮非圆磨削基于恒接触弧长的变速控制方法”该技术针对凸轮非圆磨削中如何保证磨削量恒定的问题，给出了根据接触弧长恒定原则控制工件变速回转的非圆磨削控制数学模型；中国专利文献号CN1943986A，记载了一种“曲轴非圆磨削运动控制数学模型”该技术以切点沿连杆预颈恒线速度运动为基础，按恒磨除率控制，建立控制数字模型。
进一步检索发现，2006年上海大学博士学位论文，吴刚华“曲轴非圆磨削轨迹控制关键技术研究”，其中针对曲轴提出了以恒线速度运动为基础的带恒磨除率补偿曲轴非圆加工的运动模型；2006年湖南大学博士学位论文，章振华发表的“切点跟踪及其关键技术在凸轮轴磨削中的应用”，对凸轮轴的切点跟踪磨削建立了两个运动模型，一个是砂轮架的横向运动模型；另一个是工件转速的运动模型。
该现有技术仅针对截面为圆弧组成的曲轴以及凸轮两种零件的磨削控制方法，而对截面由直线段组成的零件的恒磨除率变速磨削方法并未加以研究。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法，通过过山法使其达到能磨削任意多边形，可以较好的保证多边形磨削时加工精度和表面质量。
本发明通过以下技术方案实现，本发明通过首先确定磨削初始位置，然后按等步距使用过山处理法，对多边形工件的每条边上的磨削点进行寻值以确定磨削点对应的工件转角及砂轮架横移距离，最后通过变速旋转多边形工件使磨削点的线速度与基准线速度相同，实现恒磨除率变角速度非圆磨削。
所述的确定磨削初始位置是指：将多边形工件装夹至磨床头架，以砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线为起始角度0度；确定多边形工件对应的起始磨削边及磨削点、基准线速度和步距。
所述的过山处理法是指：对多边形一条边，做过工件旋转中心的边的垂点，根据多边形旋转方向，按边与砂轮接磨削磨削触点与垂点的相互位置关系遍历整条边。
所述的按等步距使用过山法是指：对多边形工件的每条边，分别做如下处理：
(1)根据多边形旋转方向，按垂点分割边；
(2)根据边与砂轮接触点的位置，分别按照上山处理法和下山处理法确定磨削点对应的工件转角及砂轮架横移距离；
(3)根据得出的砂轮架位置和工件转角，按照线速度恒定原则，确定磨削点的速度并转换为此刻的工件角速度。
所述的上山处理法是指：对多边形工件的一条边，做过多边形工件的旋转中心的边的垂点，根据多边形工件的旋转方向，当该边与砂轮磨削接触点朝向垂点运动，即砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线与垂点到多边形工件的旋转中心连线的夹角逐渐减小。
所述的下山处理法是指：对多边形工件一条边，做过多边形工件的旋转中心的边的垂点，根据多边形工件的旋转方向，当该边与砂轮接磨削触点远离垂点运动，即砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线与垂点到多边形工件的旋转中心连线的夹角逐渐增大。
本发明与现有技术相比，可以实现以直线元素为截面的多边形的基于恒线速度及恒定的磨削去除率的非圆磨削方法，可根据精度要求确定单位时间内步距的变化量，变量确定方便，可以避免恒角速度带来的磨削力变化而引起的加工冲击与对加工质量的影响，可提高加工效率及精度要求，方法灵活便于实现。
附图说明
图1为本发明矩形工件磨削示意图；
图2为本发明矩形工件磨削示意图；
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例具体步骤如下：
1.矩形工件装夹至磨床头架，矩形工件旋转中心为O1，砂轮中心O2到工件旋转中心O1连线为起始旋转角度0度。
2.确定起始磨削边DA及磨削点E，确定基准线速度V，确定步距ΔS。
3.对每条边，做如下处理：
(1)根据矩形工件旋转方向，按垂点分割边。
(2)根据边与砂轮接触点的位置，分别按照“上山”和“下山”法确定砂轮中心到矩形工件旋转中心连线与垂点到矩形工件旋转中心连线的夹角β，并将其转换为对应的矩形工件转角α及砂轮架横移距离O1 O2。
(3)根据得出的砂轮架位置O1 O2和矩形工件转角α，按照线速度恒定原则，确定磨削点的速度并转换为此刻的矩形工件角速度ω。
4.按获得的砂轮架位置O1 O2和矩形工件转角α及矩形工件角速度ω，同步驱动矩形工件旋转和砂轮架横移，进行加工。
使矩形工件旋转和砂轮架横移两种运动方式联动，矩形工件并以此时刻转速ω进行驱动，即可实现矩形工件的磨削，同时使任意时刻的磨除率不变，达到提高矩形工件表面质量及工件精度的效果。

Claims (2)

1.一种多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法，其特征在于，通过首先确定磨削初始位置，然后按等步距使用过山处理法，对多边形工件的每条边上的磨削点进行寻值以确定磨削点对应的工件转角及砂轮架横移距离，最后通过变速旋转多边形工件使磨削点的线速度与基准线速度相同，实现恒磨除率变角速度非圆磨削；
所述的过山处理法是指：对多边形一条边，做过工件旋转中心的边的垂点，根据多边形旋转方向，按此边与砂轮磨削时的磨削接触点与所确定垂点的相互位置关系遍历整条边；
所述的按等步距使用过山法是指：对多边形工件的每条边，分别做如下处理：
1)根据多边形旋转方向，按垂点分割边；
2)根据边与砂轮接触点的位置，分别按照上山处理法和下山处理法确定磨削点对应的工件转角及砂轮架横移距离；
3)根据得出的砂轮架位置和工件转角，按照线速度恒定原则，确定磨削点的速度并转换为此刻的工件角速度；
所述的上山处理法是指：对多边形工件的一条边，做过多边形工件的旋转中心的边的垂点，根据多边形工件的旋转方向，当该边与砂轮磨削接触点朝向垂点运动，即砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线与垂点到多边形工件的旋转中心连线的夹角逐渐减小；
所述的下山处理法是指：对多边形工件一条边，做过多边形工件的旋转中心的边的垂点，根据多边形工件的旋转方向，当该边与砂轮接磨削触点远离垂点运动，即砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线与垂点到多边形工件的旋转中心连线的夹角逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的多边形基于恒磨除率变速非圆磨削方法，其特征是，所述的确定磨削初始位置是指：将多边形工件装夹至磨床头架，以砂轮中心到多边形工件的旋转中心连线为起始角度0度；确定多边形工件对应的起始磨削边及磨削点、基准线速度和步距。
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