CN102059619A - 基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法 - Google Patents
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Abstract
基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，其实质是一种以数控运动补偿砂轮几何误差的新的复杂曲面精密加工理念。所述砂轮包络廓形是指砂轮在高速回转情况下在样板上包络出的平面形状，它包含了砂轮的形状与尺寸误差，磨床的主轴回转误差。传统的包络法磨削加工都是基于砂轮的理论廓形进行编程，没有考虑刀具的制造误差、磨损、机床主轴回转误差等因素的影响。采用砂轮包络廓形计算砂轮刀位轨迹进行复杂曲面磨削加工，消除了砂轮形状和尺寸等误差的影响，提高了复杂曲面的精加工精度。同时，降低了复杂曲面包络法数控磨削时对砂轮精度要求，尤其对于廓形保持性比较好的CBN和金刚石砂轮，可大大降低修形难度，减少修形次数。
Description
技术领域：本发明涉及数控磨削加工技术领域，具体指一种基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，区别于传统的以砂轮理论廓形编程磨削复杂曲面的方法，以消除砂轮廓形误差对加工精度的影响，从而提高复杂曲面磨削精度。
背景技术：随着航空工业、汽车工业和石油化工工业等行业生产的高速增长，复杂曲面形状的零件越来越多，精度要求也越来越高，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。在数控磨床上采用包络法进行复杂曲面磨削是一种重要的精加工手段，但现有技术主要是基于砂轮的理论廓形进行编程，如中国专利号“200810068669.9”，名称为“用NC编程实现数控磨削轧辊曲线的方法”的发明专利，中国专利号“CN86107189”，名称为“封闭曲面包络环面蜗杆的加工方法”的发明专利等，均采用砂轮的理论廓形进行编程，没有考虑刀具的制造误差、磨损、机床主轴回转误差等因素的影响。尤其对于复杂曲面的精加工，砂轮廓形误差和磨损对加工精度影响较大，导致对砂轮修形精度要求较高，提高了加工难度和成本。
发明内容：
发明目的：本发明公开一种基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，以砂轮包络廓形替代理论廓形计算刀位轨迹，其实质是提出一种以数控机床运动的“柔性”补偿砂轮廓形误差的复杂曲面精密加工新理念，降低了复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求，提高了复杂曲面磨削精度。
技术方案：本发明是通过几下技术方案实施的：
基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，其特征在于：在复杂曲面数控磨削时，以砂轮包络廓形取代现有技术采用的砂轮理论廓形计算砂轮刀位轨迹，并进行数控编程，最终提高复杂曲面磨削精度。
具体方法包括以下步骤：
(1)在机床上固定样板，用砂轮磨削样板，获得砂轮包络廓形；
(2)对样板进行测量，获取砂轮包络廓形坐标数据；
(3)采用参数样条曲线拟合，获得砂轮包络廓形曲线方程；
(4)根据上一步所得砂轮包络廓形曲线方程，计算砂轮运动轨迹，对复杂曲面进行精加工磨削。
所述砂轮包络廓形是指砂轮在高速回转情况下在样板上包络出的平面形状，包含了砂轮表面的形状与尺寸误差，磨床的主轴回转误差。
优点及效果：通过本发明技术方案的实施，(1)可消除砂轮制造误差和磨损对加工精度的影响，从而提高复杂曲面磨削精度；(2)降低了复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求，尤其对于廓形保持性比较好的CBN和金刚石砂轮，可大大降低制造和修形难度，减少修形次数，提高加工精度和效率。
附图说明：
图1为数控磨床示意图；
图2为砂轮包络廓形样板；
图3为本发明流程示意图；
附图标记说明：
1、数控磨床 2、包络廓形测量系统 3、样件 4、砂轮 5、砂轮包络廓形。
具体实施方式：
本发明提出了砂轮包络廓形的概念，并提出基于砂轮包络廓形的截面包络法磨削复杂曲面刀位轨迹计算方法，其实质是一种以数控运动补偿砂轮几何误差的新的复杂曲面精密加工理念。所述砂轮包络廓形是指砂轮在高速回转情况下在样板上包络出的平面形状，具体而言，是指令砂轮绕自身轴线回转，在机床上磨削一假想没有厚度的样板，所得形状定义为砂轮包络廓形，它涵盖了砂轮的尺寸与形状误差，以及磨床的主轴回转误差的影响，是磨削过程中实际发生包络作用的实效廓形。将砂轮包络廓形复映到其包络出的样板上，由此，砂轮包络廓形的测量就转化为平面形状一样板的测量。其实质是以数控机床的运动补偿刀具误差，消除了刀具制造误差和磨削误差，以及机床主轴系统的运动误差对加工精度的影响，提高了加工精度，降低了复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求。尤其对于廓形保持性比较好的CBN和金刚石砂轮，可大大降低修形难度，减少修形次数，提高加工精度和效率。
其具体方法包括以下步骤：
(1)在机床上固定样板，用砂轮磨削样板，获得砂轮包络廓形；
(2)对样板进行测量，获取砂轮包络廓形坐标数据；
(3)采用参数样条曲线拟合，获得砂轮包络廓形曲线方程；
(4)根据上一步所得砂轮包络廓形曲线方程，计算砂轮运动轨迹，对复杂曲面进行精加工磨削。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
图1为本发明机械结构示意图，如图所示，在数控磨床1上安装有包络廓形测量系统2，样件3固定在数控磨床1上，用砂轮4进行磨削，得到如图2所示的砂轮包络廓形5；用包络廓形测量系统2对样板3上的砂轮包络廓形5进行测量，以获取砂轮包络廓形坐标数据，根据所获得的砂轮包络廓形坐标数据采用参数样条曲线拟合，获得砂轮包络廓形曲线方程，再根据此曲线方程计算砂轮运动轨迹，对复杂曲面进行精加工磨削，流程图如图3所示。
Claims (3)
1.基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，其特征在于：在复杂曲面数控磨削时，以砂轮包络廓形取代现有技术采用的砂轮理论廓形计算砂轮刀位轨迹，并进行数控编程，最终提高复杂曲面磨削精度。
2.根据权利要求1所述基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，其特征在于：具体方法包括以下步骤：
(1)在机床上固定样板，用砂轮磨削样板，获得砂轮包络廓形；
(2)对样板进行测量，获取砂轮包络廓形坐标数据；
(3)采用参数样条曲线拟合，获得砂轮包络廓形曲线方程；
(4)根据上一步所得砂轮包络廓形曲线方程，计算砂轮运动轨迹，对复杂曲面进行精加工磨削。
3.根据权利要求1或2所述基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削方法，其特征在于：所述砂轮包络廓形是指砂轮在高速回转情况下在样板上包络出的平面形状，包含了砂轮表面的形状与尺寸误差，磨床的主轴回转误差。
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