CN110587383B - 一种高精度复杂曲面的表面加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种针对异形工件的高精度复杂曲面的表面加工方法。本发明的目的是针对现有随动磨削方法的不足之处，提供一种高精度复杂曲面的表面加工方法。本发明采用以下技术方案：一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法将工件表面沿中心轴方向分解为多个加工单元，砂轮对每一个加工单元逐次进行磨削加工，一个加工单元形成一段精密曲面，多个加工单元的精密曲面组合形成完成完整的精密复杂曲面，完成工件表面加工。本发明相对于现有的随动磨削加工方法，具有加工精度好、能够实现复杂曲面的加工。
Description
技术领域
本发明涉及工件表面机械加工技术领域，特别是一种针对异形工件的高精度复杂曲面的表面加工方法。
背景技术
机加工领域涉及的零部件复杂多变，工件表面在机加工中难度大，技术要求高。磨削加工技术是现在机械制造中实现精密加工最有效的技术，应用范围也最广。针对复杂曲面的机加工处理，因其表面复杂度高，简单的机械手段无法完成，目前多采用数控五轴联动机床进行复杂曲面加工，五轴联动对控制系统要求很高，操作复杂，此外联动的轴数多，带入的加工误差翻倍，导致曲面加工精度下降；机加工中还有采用C-X随动磨削法对工件表面进行加工，工件主轴作旋转方向轴C轴，工件中心与砂轮中心的距离为X轴，X轴与C轴相互垂直，加工时工件做C轴旋转，砂轮根据控制指令沿X轴往复运动进行磨削，形成C-X两轴联动磨削，可完成平面内的复杂曲线加工，但无法对立体的曲面进行加工。随着现代工业发展，对零件加工精度要求提高，特别是非圆形表面及异形曲面的加工成为行业主要诉求，也是机加工技术领域内的重点与难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有五轴联动机床与随动磨削方法的不足之处，提供一种高精度复杂曲面的表面加工方法。
本发明采用以下技术方案：一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法将工件表面沿中心轴方向分解为多个加工单元，砂轮对每个加工单元逐次进行磨削加工，一个加工单元形成一段精密曲面，多个加工单元的精密曲面组合形成完成完整的精密复杂曲面，完成工件表面加工。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述的工件表面按照砂轮厚度分解成多个加工单元，每个加工单元的轴向距离与砂轮厚度相当。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述的砂轮刃部为圆弧结构，加工单元的轴向距离不大于砂轮厚度的一半。
一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法包括以下步骤：
⑴取工件旋转方向为C轴，砂轮自身做旋转运动；
⑵取工件轴向为Y轴，工件表面沿Y轴分解为多个加工单元，取工件中心与砂轮中心连线方向为X轴，X轴与工件中心线垂直，工件截面中心与砂轮中心之间的X轴距离随工件的要求而变化，形成C-X联动，完成一个加工单元的加工，形成一段精密曲面；
⑶砂轮每完成一个加工单元的加工即沿Y轴移动至相邻的下一个加工单元的加工位进行加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述的加工单元Y轴距离为砂轮厚度。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述的砂轮刃部为圆弧结构。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述加工单元Y轴距离不大于砂轮厚度的一半，加工单元分隔越小，曲面精细度越高。
在所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法中，所述的砂轮中心线与工件中心线之间呈一定角度。
本发明中加工时将工件的异形表面分解成多个加工单元，每个加工单元的加工中X轴距离随工件转动而变化，采用C-X两轴联动，形成单个加工单元的精密曲面；每加工完一个加工单元，砂轮沿Y轴方向移动至相邻的加工单元继续加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。与五轴联动加工机床相比，减少联动轴数，减少了误差来源，大幅提高了加工精度。
本发明相对于现有的随动磨削加工方法，具有加工精度好、能够实现复杂曲面的加工。
附图说明
图l为本发明实施例一的加工示意图。
图2为图1的主视图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明实施例二的加工示意图。
图5为本发明实施例三的加工示意图。
在附图1～5中，1表示工件；2表示砂轮。
具体实施方式
下面对照附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
参照附图1～3，一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法包括以下步骤：
⑴工件按逆时针方向旋转，取工件旋转方向为C轴，砂轮自身做顺时针方向的旋转运动，砂轮刃部为圆弧结构，加工时砂轮刃部与工件接触部位可以是线接触，也可以是点接触；
⑵取工件轴向为Y轴，Y轴与工件中心线平行，将工件表面沿Y轴分解为多个加工单元，加工单元Y轴距离不大于砂轮厚度的一半，在确保砂轮刚性强度的前提下，加工单元Y轴距离越小，加工精细度越高；取工件中心与砂轮中心连线方向为X轴，X轴与工件中心线垂直，工件截面中心与砂轮中心之间的X轴距离随工件的要求而变化，形成C-X联动，工件转动与砂轮的磨削相互配合，完成一个加工单元的加工，形成一段精密曲面；
⑶砂轮每完成一个加工单元的加工即沿Y轴移动至相邻的下一个加工单元的加工位进行加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。
其中C-X轴联动参数通过下述方法采集获取：采用画图软件设计出想要获得的成品工件三维模型，以及加工用砂轮，选定工件转动的起点，将砂轮刃部与工件表面相切放置，测量工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，获得C-X关联参数；随后转动工件变换C轴参数，测量不同转动角度时工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，至此可获得某一Y值下的C-X联动参数。
实施例二
参照附图4，一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法包括以下步骤：
⑴工件按逆时针方向旋转，取工件旋转方向为C轴，砂轮自身做顺时针方向的旋转运动，砂轮刃部为圆弧结构，加工时砂轮刃部与工件接触部位可以是线接触，也可以是点接触；
⑵取工件轴向为Y轴，Y轴与工件中心线呈一定角度，且Y轴所在平面与工件中心线所在平面平行，将工件表面沿Y轴分解为多个加工单元，加工单元Y轴距离不大于砂轮厚度的一半，取工件中心与砂轮中心连线方向为X轴，X轴与工件中心线垂直，工件截面中心与砂轮中心之间的X轴距离随工件的要求而变化，形成C-X联动，工件转动与砂轮的磨削相互配合，完成一个加工单元的加工，形成一段精密曲面；
⑶砂轮每完成一个加工单元的加工即沿Y轴移动至相邻的下一个加工单元的加工位进行加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。
其中C-X轴联动参数通过下述方法采集获取：采用画图软件设计出想要获得的成品工件三维模型，以及加工用砂轮，选定工件转动的起点，将砂轮刃部与工件表面相切放置，测量工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，获得C-X关联参数；随后转动工件变换C轴参数，测量不同转动角度时工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，至此可获得某一Y值下的C-X联动参数。
实施例三
参照附图5，一种高精度复杂曲面的表面加工方法，该高精度复杂曲面的表面加工方法包括以下步骤：
⑴工件按逆时针方向旋转，取工件旋转方向为C轴，砂轮自身做顺时针方向的旋转运动，砂轮刃部为圆弧结构，加工时砂轮刃部与工件接触部位可以是线接触，也可以是点接触；
⑵取工件轴向为Y轴，Y轴与工件中心线以一定角度相交，将工件表面沿Y轴分解为多个加工单元，加工单元Y轴距离不大于砂轮厚度的一半，取工件中心与砂轮中心连线方向为X轴，X轴与工件中心线垂直，工件截面中心与砂轮中心之间的X轴距离随工件的要求而变化，形成C-X联动，工件转动与砂轮的磨削相互配合，完成一个加工单元的加工，形成一段精密曲面；
⑶砂轮每完成一个加工单元的加工即沿Y轴移动至相邻的下一个加工单元的加工位进行加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。
其中C-X轴联动参数通过下述方法采集获取：采用画图软件设计出想要获得的成品工件三维模型，以及加工用砂轮，选定工件转动的起点，将砂轮刃部与工件表面相切放置，测量工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，获得C-X关联参数；随后转动工件变换C轴参数，测量不同转动角度时工件截面中心与砂轮中心的X轴距离，至此可获得某一Y值下的C-X联动参数。
Claims (7)
1.一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于该高精度复杂曲面的表面加工方法将工件表面沿中心轴方向分解为多个加工单元，砂轮对每个加工单元逐次进行磨削加工，一个加工单元形成一段精密曲面，多个加工单元的精密曲面组合形成完整的精密复杂曲面，完成工件表面加工，具体包括以下步骤：
⑴取工件旋转方向为C轴，砂轮自身做旋转运动；
⑵取工件轴向为Y轴，工件表面沿Y轴分解为多个加工单元，取工件中心与砂轮中心连线方向为X轴，X轴与工件中心线垂直，工件截面中心与砂轮中心之间的X轴距离随工件的要求而变化，形成C-X联动，完成一个加工单元的加工，形成一段精密曲面；
⑶砂轮每完成一个加工单元的加工即沿Y轴移动至相邻的下一个加工单元的加工位进行加工，多个加工单元的精密曲面组合形成工件表面完整的精密复杂曲面。
2.根据权利要求1所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述的工件表面按照砂轮厚度分解成多个加工单元，每个加工单元的轴向距离与砂轮厚度相当。
3.根据权利要求1所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述的砂轮刃部为圆弧结构，加工单元的轴向距离不大于砂轮厚度的一半。
4.根据权利要求1所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述的加工单元Y轴距离为砂轮厚度。
5.根据权利要求1所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述的砂轮刃部为圆弧结构。
6.根据权利要求5所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述加工单元Y轴距离不大于砂轮厚度的一半。
7.根据权利要求1所述的一种高精度复杂曲面的表面加工方法，其特征在于所述的砂轮中心线与工件中心线之间呈一定角度。
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