CN110900320B - 一种珩磨网纹加工控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，珩磨头一个往复周期内加速、减速四个阶段采用不同的加速度，并以速度控制砂条进给，一次加工过程包括一次粗珩、砂条返回、二次粗珩、粗珩完成过程，相邻珩磨砂条的距离与砂条单行程旋转距离相同。本发明提供的珩磨网纹加工控制方法，采用速度控制砂条进给，避免了采用定压控制中切削压强受到砂条与工件接触面积的影响的问题，同时采用不同的加速度和砂条分布与网纹角度、冲程距离、旋转速度的合理配合，实现换向处的珩磨网纹矫正。

Description

一种珩磨网纹加工控制方法

技术领域

本发明涉及珩磨技术领域，具体涉及一种珩磨网纹加工控制方法。

背景技术

发动机缸体、气缸套内孔在批量珩磨加工中，同一品种产品珩前尺寸公差及珩磨后尺寸公差范围很小，在此前提下，控制同一种产品加工过程中的珩磨节拍及珩磨出的网纹沟槽指标波动范围小。

珩磨同一种产品时，在当珩前尺寸、珩磨余量、往复速度、主轴转速、辅助动作相同的情况下，决定珩磨节拍波动范围大小的因素是切削压强，保持切削压强稳定则珩磨节拍及网纹沟槽指标也就可以保持稳定。在珩磨时由于砂条与加工工件接触面积是变量，在砂条定压进给控制下当砂砾变钝、加工工件表面粗糙度降低时，砂条与工件接触面积变大，则切削压强会下降，而砂条定压进给控制无法及时使砂砾脱落或破碎，保持正常的切削压强，这时会进入少无切削的镜面型切削，切削效率、珩磨出的沟槽深度降低，加工出的工件几何形状精度较差。

另一方面，现有珩磨机往复加工缸套或缸体时，高速震荡的往复轴在上、下换向点的四个加减速过程中，由于各类因素的干扰，产生网纹轨迹不同程度的扭曲和不对称网纹形状。且现有珩磨机对珩磨网纹角度有一定范围的要求，所以加工时往复和旋转需要选择合适的速度来运行，但是在这个角度范围中，不是每一个角度在往复速度为0的换向处砂条所停留的位置都是上一次往复速度为0时任一砂条停留位置，所以加工出的网纹换向角呈不规则排列，加工出的网纹杂乱不够清晰，美观。

发明内容

本发明为解决现有技术中对定压进给的正常加工阶段，切削压强收到砂条与工件接触面积影响导致网纹沟槽深度指标不稳定，及换向处网纹纹路不重合、网纹扭曲不对称的问题，提供一种珩磨网纹加工控制方法，可以获得稳定的珩磨节拍及网纹沟槽深度，且工件余量的去除呈三角形，因而获得比定压进给更高的几何精度，同时能够实现砂条上、下换向处砂条停留位置重合，矫正换向处网纹形状，使加工出的网纹整齐、美观，达到理想的网纹形状。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，珩磨头一个往复周期内加速、减速四个阶段采用不同的加速度，并以速度控制砂条进给。珩磨头换向处采用不同的加速度，可以有效压制干扰因素，实现上下换向点处两组珩磨网纹轨迹的无断点切换；一个周期内采用不同的加速度往复时以速度控制砂条进给加工网纹，以速度控制砂条进给，当工件切除速度低于砂条进给速度，切削压强不断增加，当工件切除速度等于砂条进给速度，进入正常切削阶段，此时切削压强保持在较小范围的水平脉动，砂条停止进给时，切削压强逐步下降，在速度控制砂条进给的过程中切削压强较为稳定，不受砂条与工件接触面积的影响，且定压进给的余量去除呈梯形，而速度控制进给的余量去除呈三角形，可以提高加工精度。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，以速度控制砂条进给包括以下步骤：

S1、设定贴靠力和贴靠速度，以设定贴靠力确定贴靠位置P_t；步骤S1为手动确定贴靠位置，砂条从任意起点变速度靠近工件，直至达到设定贴靠力，由此确定贴靠位置，在数控机床中同时可以获得弹性形变校正值△DT；

S2、一次粗珩：砂条从起始位置S_t以快进速度V₀前进至与贴靠位置P_t距离为保护间隙△DS的位置P₁₀，再变速度前进至与贴靠位置P_t距离为弹性变形校正值△DT的位置P₁₁，以工进速度V₂加工设定尺寸至位置P₁₂；一次粗珩以变速度接近开始加工位置，距离工件的加工表面越近，接近速度越慢；

S3、砂条返回：砂条从位置P₁₂以快反速度V₃返回至与位置P₁₁距离为砂条保护间隙△DG的位置P₁₃；一次粗珩完成后砂条的退回距离为砂条保护间隙△DG，此距离以加工表面为基础；

S4、二次粗珩：砂条以第二快进速度V₁前进至与位置P₁₂距离为工件定心距离△DP的位置P₁₄，砂条以第二工进速度V₄加工设定尺寸至工进终点位置P₁₅；将一次加工过程分为一次粗珩、二次粗珩两个过程，一次粗珩完成后工件中心位置变化，需要重新定心，二次粗珩的加工起始位置与一次粗珩的工进终点距离为工件定心距离△DP，提高加工精度。

S5、粗珩完成：砂条以快反速度V₃返回至位置P₁₀；

S6、重复步骤S2～S5，直至完成加工要求。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，步骤S2进一步包括：

S21、砂条从起始位置S_t以快进速度V₀前进至与贴靠位置P_t距离为保护间隙△DS的位置P₁₀；

S22、砂条从位置P₁₀继续以快进速度V₀前进保护间隙△DS₁至位置P_1ds；

S23、砂条以第二快进速度V1前进保护间隙△DS1至位置P₁₁；

S24、砂条从位置P₁₁以工进速度V₂加工设定尺寸至位置P₁₂。

珩磨头以变速度接近贴靠位置P_t，先以较快的速度前进至距离位置P₁₁设定保护间隙的安全位置，继续以叫较快的速度前进一定距离，珩磨头与位置P₁₁较为接近时，以较小速度前进，直至达到位置P₁₁处。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，n>1时，以前一次的工进终点位置P_(n-1)5为贴靠位置S_t’，位置P_n1与贴靠位置S_t’的距离为贴靠再计算减量△DJT。加工次数的变化可能会导致工件加工位置的弹性变形情况不同，每次需要确定贴靠位置时需考虑实际弹性变形校正值及其他因此，由此确定贴靠再计算减量△DJT。可以以进给速度和切削速度的变化反应贴靠再计算减量△DJT，其中n为表示进行完整珩磨过程的次数序数。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，步骤S1中，当前贴靠速度与当前贴靠力呈反比例关系。在达到设定贴靠力百分之多少的时候，以相应的设定贴靠速度的其余百分比靠近，如当前贴靠力为设定贴靠力的80％，则当前贴靠速度为设定贴靠速度的20％，或设定比例系数一定等其他反比例关系。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，以脉冲当量和脉冲数控制进给量，以脉冲频率控制进给速度。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，采用不同的加速度包括以下步骤：

A、确定所述珩磨头及主轴连杆质量；

B、将伺服电机额定扭矩下计算出的加速度带入标准数控系统的四个阶段加速度参数a1、a2、a3、a4中；

C、进行珩磨测试，定量逐次修改加速度参数a1、a2、a3、a4。

将珩磨头的运动状态区分为从运动速度为零加速至设定速度、匀速、减速至速度为零换向、加速至设定速度、匀速、减速至速度为零换向几个阶段，对加速、减速的四个阶段进行受力分析，珩磨头所受运动合力不同，提出了珩磨网纹在换向处的变形扭曲，原因在于实际珩磨中加减速过程驱动力过大或不足而导致运动振动，从而导致网纹变形；将珩磨网纹额调整提升到数字化精准水平，使标准数控系统对珩磨机的控制精密实施，实现了对珩磨网纹形状的定量调整，降低了试磨周期，提高了调整精度及稳定性。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，砂条的分布符合关系式：

L为砂条的单行程旋转距离；

D为珩磨孔径；

X为拉网砂条数；

n为非零自然数。

实现每一个角度在换向时往复速度为零时砂条停留位置都是上一次往复速度为零时任一砂条位置，需要满足的条件为珩磨头在单行程内所旋转的距离是相连砂条分布距离的整数倍，因而珩磨砂条的停留位置是重合的，加工出的网纹纹路也是重合的。

本发明提供一种珩磨网纹加工控制方法，作为优选方式，珩磨网纹的角度符合关系式：

β为珩磨网纹的角度；

H为主轴单行程垂直移动距离；

L为砂条单行程旋转距离。

由上述两个关系式可以推算出

已知珩磨孔径D、拉网啥条数X、珩磨纹角度β及其公差带，可以根据实际珩磨需要选择合适的主轴单行程垂直移动距离H；或者在已知珩磨孔径D、拉网啥条数X、主轴单行程垂直移动距离H的情况下，选择合适的珩磨纹角度β。

本发明提供的珩磨网纹加工控制方法，以速度控制砂条进给，实现在正常加工阶段保持切削压强在较小范围内水平拨动，切削压强不会受到砂条与工件接触面积的影响，保证珩磨节拍及珩磨网纹沟槽指标稳定，提高加工的几何精度。

本发明进一步在加速减速阶段采用不同的加速度，实现对珩磨网纹形状的定量调整，获得圆滑对称的珩磨网纹，降低珩磨加工废品率。

本发明进一步用砂条分布与网纹角度、冲程距离、旋转速度的合理配合，提出珩磨网纹换向处网纹杂乱、排列不规则的原因在于上下换向处的珩磨砂条位置不重合，由此使珩磨头在单行程内所旋转的距离是相连砂条分布距离的整数倍，得到排列规律、整齐美观的网纹外观。

本发明进一步将加速减速阶段采用不同的加速度、砂条分布与网纹角度、冲程距离、旋转速度的合理配合、以速度控制砂条进给，从硬件设置、实时控制、加工工艺三个方面进行珩磨网纹加工的控制方法进行优化，由此获得加工精度高、工艺稳定、珩磨网纹规整的珩磨效果。

附图说明

图1为一种珩磨网纹加工控制方法示意图；

图2为一种珩磨网纹加工控制方法流程图；

图3为专用珩磨数控系统珩磨往复加减速特性示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1、2、3所示，一种珩磨网纹加工控制方法，珩磨头一个往复周期内加速、减速四个阶段采用不同的加速度，并以速度控制砂条进给，其中以速度控制砂条进给包括以下步骤：

S1、设定贴靠力和贴靠速度，以设定贴靠力确定贴靠位置P_t；当前贴靠速度与当前贴靠力呈反比例关系；

S2、一次粗珩：所述砂条从起始位置S_t以快进速度V₀前进至与所述贴靠位置P_t距离为保护间隙△DS的位置P₁₀，再变速度前进至与所述贴靠位置P_t距离为弹性变形校正值△DT的位置P₁₁，以工进速度V₂加工设定尺寸至位置P₁₂；所述步骤S2进一步包括：

S21、所述砂条从所述位置P₁₀继续以所述快进速度V₀前进保护间隙△DS₁至位置P_1ds；

S22、所述砂条以所述第二快进速度V1前进保护间隙△DS1至所述位置P₁₁；

S3、砂条返回：所述砂条从所述位置P₁₂以快反速度V₃返回至与所述位置P₁₁距离为砂条保护间隙△DG的位置P₁₃；

S4、二次粗珩：所述砂条以第二快进速度V₁前进至与所述位置P₁₂距离为工件定心距离△DP的位置P₁₄，所述砂条以第二工进速度V₄加工设定尺寸至工进终点位置P₁₅；

S5、粗珩完成：所述砂条以快反速度V₃返回至所述位置P₁₀；

S6、重复步骤S2～S5，直至完成加工要求；n>1时，以前一次的工进终点位置P_(n-1)5为贴靠位置S_t’，位置P_n1与所述贴靠位置S_t’的距离为贴靠再计算减量△DJT，其中n为表示进行完整珩磨过程的次数序数。

另一方面，采用不同的加速度包括以下步骤：

A、确定所述珩磨头及主轴连杆质量；

B、将伺服电机额定扭矩下计算出的加速度带入标准数控系统的四个阶段加速度参数a1、a2、a3、a4中；

C、进行珩磨测试，定量逐次修改加速度参数a1、a2、a3、a4。

在珩磨数控系统中，以脉冲当量和脉冲数控制进给量，以脉冲频率控制进给速度，且砂条的分布符合关系式：

珩磨网纹的角度符合关系式：

其中，L为砂条的单行程旋转距离；D为珩磨孔径；X为拉网砂条数；n为非零自然数；β为珩磨网纹的角度；H为主轴单行程垂直移动距离；L为砂条单行程旋转距离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：珩磨头一个往复周期内加速、减速四个阶段采用不同的加速度，并以速度控制砂条进给；采用不同的加速度包括以下步骤：

A、确定所述珩磨头及主轴连杆质量；

B、将伺服电机额定扭矩下计算出的加速度带入标准数控系统的四个阶段加速度参数a1、a2、a3、a4中；

C、进行珩磨测试，定量逐次修改加速度参数a1、a2、a3、a4；

将珩磨头的运动状态区分为从运动速度为零加速至设定速度、匀速、减速至速度为零换向、加速至设定速度、匀速、减速至速度为零换向六个阶段；

具体包括以下步骤：

S1、设定贴靠力和贴靠速度，以设定贴靠力确定贴靠位置P_t，n>1时，以前一次的工进终点位置P_(n-1)5为贴靠位置S_t’，位置P_n1与所述贴靠位置S_t’的距离为贴靠再计算减量△DJT，其中n为表示进行完整珩磨过程的次数序数；

S2、一次粗珩：所述砂条从起始位置S_t以快进速度V₀前进至与所述贴靠位置P_t距离为保护间隙△DS的位置P₁₀，再变速度前进至与所述贴靠位置P_t距离为弹性变形校正值△DT的位置P₁₁，以工进速度V₂加工设定尺寸至位置P₁₂；

S3、砂条返回：所述砂条从所述位置P₁₂以快反速度V₃返回至与所述位置P₁₁距离为砂条保护间隙△DG的位置P₁₃；

S4、二次粗珩：所述砂条以第二快进速度V₁前进至与所述位置P₁₂距离为工件定心距离△DP的位置P₁₄，所述砂条以第二工进速度V₄加工设定尺寸至工进终点位置P₁₅；

S5、粗珩完成：所述砂条以快反速度V₃返回至所述位置P₁₀；

S6、重复步骤S2～S5，直至完成网纹加工精度要求。

2.根据权利要求1所述的一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：所述步骤S2进一步包括：

S21、所述砂条从起始位置S_t以快进速度V₀前进至与所述贴靠位置P_t距离为保护间隙△DS的位置P₁₀；

S22、所述砂条从所述位置P₁₀继续以所述快进速度V₀前进保护间隙△DS₁至位置P_1ds；

S23、所述砂条以所述第二快进速度V1前进保护间隙△DS1至所述位置P₁₁；

S24、所述砂条从所述位置P₁₁以工进速度V₂加工设定尺寸至位置P₁₂。

3.根据权利要求1所述的一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：步骤S1中，当前贴靠速度与当前贴靠力呈反比例关系。

4.根据权利要求1所述的一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：以脉冲当量和脉冲数控制进给量，以脉冲频率控制进给速度。

5.根据权利要求1所述的一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：所述砂条的分布符合关系式：

L为砂条的单行程旋转距离；

D为珩磨孔径；

X为拉网砂条数；

n为非零自然数。

6.根据权利要求1所述的一种珩磨网纹加工控制方法，其特征在于：所述珩磨网纹的角度符合关系式：

β为珩磨网纹的角度；

H为主轴单行程垂直移动距离；

L为砂条单行程旋转距离。

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