CN108406447A - 一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，根据加工工件的形状，分段确定砂轮移动轨迹段、加工开始位置点集、加工结束位置点集，并将移动轨迹参数以及加工位置参数编程输入磨削设备；依次读取加工开始位置、加工结束位置和各个加工位置对应的砂轮移动轨迹；砂轮从加工开始位置S_n开始沿移动轨迹段L_n进行磨削加工，至加工结束位置E_n，完成整个磨削加工。本发明与数控铣削相比，可保证零件各项精度，避免在加工较长较硬的零件时会造成的零件弯曲变形问题，加工误差在0.003mm以内，采用自制单V形状的砂轮不仅可长时间精密工作，适用于高速钢轨迹磨削，磨削充分，使用寿命长，而且提高了产品品质、寿命、效率与合格率，节约加工成本、减少消耗品支出。

Description

一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法

技术领域

本发明涉及一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，属于磨削加工领域。

背景技术

磨削技术在模具制造中起着重要作用，因其加工出的产品精度高、使用寿命长、生产成本低而在模具中获得广泛应用。随着现代工业不断发展，模具的加工制造技能水平必须同步提升。模具加工过程中大量使用磨削工艺，纵观我国的磨削水平，超精密磨削、成型磨削、轨迹磨削、CNC无人化操作等尖端磨削技术方面存在一定不足，无法满足整个高端模具发展的迫切要求。目前大量使用的磨削工艺主要以平面磨削、内外圆磨削为主，辅以坐标磨削来满足对产品精度、尺寸公差的要求。

在汽车精密零部件模具和空调翅片模具中，存在大量非圆曲面凸凹模零件，这类零件传统使用CNC加工中心进行成型加工。随着模具寿命和精度要求的不断提高，目前凸凹模等核心件要求HRC硬度达到60 以上，各项精度要求±0.003mm，而CNC加工后热处理无法解决零件精度问题，热处理后CNC硬切削又无法解决效率低下和刀具消耗的问题。而磨削工艺可以解决高硬材料的加工效率和加工精度的需求，而对于非圆曲面，传统磨削方式，无法满足需要。

发明内容

本发明提出一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，满足非圆曲面高精度凸凹模的成型加工需求，从而整体提高模具装备水平和使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，具体步骤如下：

步骤1：根据加工工件的形状，分段确定砂轮移动轨迹段{L₁,L₂…L_n,n≥1}、加工开始位置点集{S₁，S₂…S_n,n≥1}、加工结束位置点集{E₁，E₂…E_n,n≥1}，并将移动轨迹参数以及加工位置参数编程输入磨削设备；

步骤2：依次读取加工开始位置、加工结束位置和各个加工位置对应的砂轮移动轨迹；

步骤3：砂轮保持竖直状态，第一次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S1所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S1开始沿移动轨迹段L₁进行磨削加工，直至加工结束位置E₁，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；

步骤4：第二次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S₂所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S₂开始沿移动轨迹段L₂进行磨削加工，直至加工结束位置E₂，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；依次类推，直至砂轮从加工开始位置S_n开始沿移动轨迹段L_n进行磨削加工，至加工结束位置E_n，完成整个磨削加工。

优选地，所述砂轮的沙粒层采用氮化硼立方晶体磨粒通过高温树脂粘合剂烧结而成，所述沙粒层沿直径截面为单V截面，其顶尖夹角α为25°~30°，所述氮化硼立方晶体磨粒的粒度为200nm。

优选地，所述砂轮的外径为150mm，所述沙粒层头部尖角的圆弧规格为R0.15。

优选地，所述加工开始位置点集中的加工开始位置S_n与加工结束位置点集中的加工结束位置E_n-1重合，其中n＞1。

有益效果：本发明提供一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，与数控铣削相比，可保证零件各项精度，避免了在加工较长较硬的零件时会造成的零件弯曲变形问题，加工误差在0.003mm以内，采用自制单V形状的砂轮不仅可长时间精密工作，适用于高速钢轨迹磨削，磨削充分，使用寿命长，而且提高了产品品质、寿命、效率与合格率，节约加工成本、减少消耗品支出。

附图说明

图1是本发明的砂轮的沙粒层结构图；

图2是实施例1的加工示意图；

图3是实施例2的加工示意图；

图4是实施例3的加工示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，具体步骤如下：

步骤1：根据加工工件的形状，分段确定砂轮移动轨迹段{L₁,L₂…L_n,n≥1}、加工开始位置点集{S₁，S₂…S_n,n≥1}、加工结束位置点集{E₁，E₂…E_n,n≥1}，并将移动轨迹参数以及加工位置参数编程输入磨削设备；

步骤2：依次读取加工开始位置、加工结束位置和各个加工位置对应的砂轮移动轨迹；

步骤3：砂轮保持竖直状态，第一次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S₁所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S₁开始沿移动轨迹段L₁进行磨削加工，直至加工结束位置E₁，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；

步骤4：第二次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S₂所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S₂开始沿移动轨迹段L₂进行磨削加工，直至加工结束位置E₂，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；依次类推，直至砂轮从加工开始位置S_n开始沿移动轨迹段L_n进行磨削加工，至加工结束位置E_n，完成整个磨削加工。

优选地，所述砂轮的沙粒层采用氮化硼立方晶体磨粒通过高温树脂粘合剂烧结而成，所述沙粒层沿直径截面为单V截面，其顶尖夹角α为25°~30°，所述氮化硼立方晶体磨粒的粒度为200nm。

优选地，所述砂轮的外径为150mm，所述沙粒层头部尖角的圆弧规格为R0.15。

优选地，所述加工开始位置点集中的加工开始位置S_n与加工结束位置点集中的加工结束位置E_n-1重合，其中n＞1。

本发明中，加工开始位置S₁到加工结束位置E₁之间路径即为L₁，以此类推，加工开始位置S_n到加工结束位置E_n之间路径即为L_n。

实施例1：

如图2a所示，为该零件的整体结构图，经分析该零件的的成型部位采用3次装夹来加工完成，如图2b所示为第一次装夹加工后的磨削部位和砂轮移动轨迹，其中S₁点为加工开始位置，E₁点为加工结束位置；如图2c所示为第二次装夹加工后的磨削部位和砂轮移动轨迹，其中S₂点为加工开始位置，E₂点为加工结束位置；如图2d所示为第三次装夹加工后的磨削部位和砂轮移动轨迹，其中S₃点为加工开始位置，E₃点为加工结束位置，至此零件加工完成。加工完成后的该零件各角度、圆弧的切点链接光滑，尺寸精度、形状尺寸、位置精度、面粗度等均可达到要求，且使用寿命提高30%以上。

实施例2：

如图3a所示零件为汽车导轨模具中的折弯凸模，该零件长度方向530.0mm,零件硬度要求(HRC60-62)，面粗度要求镜面，各相关角度、圆弧相切位置不同，折弯部形状异形。经分析该零件的成型部位采用2次装夹来加工完成，如图3b所示为第一次装夹加工后的磨削部位和砂轮移动轨迹，其中S₁点为加工开始位置，E₁点为加工结束位置；如图3c所示为第二次装夹加工后的磨削部位和砂轮移动轨迹，其中S₂点为加工开始位置，E₂点为加工结束位置，至此零件加工完成。该折弯凸模成型部位，通过砂轮轨迹磨削方式完成，其中各角度、圆弧的切点链接光滑，尺寸精度、形状尺寸、位置精度、面粗度等均可达到要求，且使用寿命提高30%以上。

实施例3：

如图4a所示零件为为空调翅片模具中核心部件，主要技术要求：形状中心对称，直边与角度相切，两直边距离公差为0.005mm。该零件硬度高(HRC62-64)，头部形状控制困难，尤其零件靠近夹角部位的直边容易倾斜，平面度很难保证。选择单V高温树脂结合剂的砂轮，砂轮的角度与尖角圆弧应小于图中要求，选择30V的砂轮，零件刃口部是中心对称件，需要分两次装夹，来加工完成头部的形状。如图4b为一次装夹单V砂轮的移动轨迹，此面加工完成后，将零件反方向装夹加工，即可完成此零件头部形状。

若采用数控铣削加工此零件，刀口部容易产生圆角，根部R角加工时消耗刀具严重。采用本发明的轨迹磨削可一次成形到位，刃口部锋利，根部R角规则，砂轮基本无消耗。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围 。

Claims (4)

1.一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：根据加工工件的形状，分段确定砂轮移动轨迹段{L₁,L₂…L_n,n≥1}、加工开始位置点集{S₁，S₂…S_n,n≥1}、加工结束位置点集{E₁，E₂…E_n,n≥1}，并将移动轨迹参数以及加工位置参数编程输入磨削设备；

步骤2：依次读取加工开始位置、加工结束位置和各个加工位置对应的砂轮移动轨迹；

步骤3：砂轮保持竖直状态，第一次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S1所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S₁开始沿移动轨迹段L₁进行磨削加工，直至加工结束位置E₁，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；

步骤4：第二次装夹工件，使得砂轮垂直于加工开始位置S₂所在的水平面，随后砂轮从加工开始位置S₂开始沿移动轨迹段L₂进行磨削加工，直至加工结束位置E₂，此时砂轮与加工结束位置E₁所在的工件面相切；依次类推，直至砂轮从加工开始位置S_n开始沿移动轨迹段L_n进行磨削加工，至加工结束位置E_n，完成整个磨削加工。

2.根据权利要求1所述的一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，其特征在于，所述砂轮的沙粒层采用氮化硼立方晶体磨粒通过高温树脂粘合剂烧结而成，所述沙粒层沿直径截面为单V截面，其顶尖夹角α为25°~30°，所述氮化硼立方晶体磨粒的粒度为200nm。

3.根据权利要求2所述的一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，其特征在于，所述砂轮的外径为150mm，所述沙粒层头部尖角的圆弧规格为R0.15。

4.根据权利要求1所述的一种精密非圆曲面的轨迹磨削方法，其特征在于，所述加工开始位置点集中的加工开始位置S_n与加工结束位置点集中的加工结束位置E_n-1重合，其中n＞1。