[发明专利]杯形砂轮可变定位基圆凸曲面工件磨削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及工件磨削加工方法，具体涉及凸曲面工件磨削加工方法。

背景技术

随着科学技术的进步，工程陶瓷、光学玻璃等硬脆材料已广泛应用于航空航天、生物科技、光学工程等领域。由于其高硬度、高精度要求等原因，使得它们的加工十分困难。现在应用的主要加工方法是利用砂轮的刀尖轨迹来磨削成形和杯形砂轮端面磨削自由凸曲面工件的加工方法。这两种方法都可以通过控制两条刀具轨迹间的距离来控制加工的精度和表面质量。而且第二种成型方法解决了第一种方法的低效率问题，但是由于在加工过程中砂轮磨损严重，砂轮端面上定位点磨损后已无法保证加工精度，使得整体的加工精度受到影响。

申请公布号为102528663A的“可变成型点直线包络外廓形线为凸函数回转件的加工方法”，为解决加工凸函数回转体工件中存在的技术问题而提供了一种可变成型点的加工方法，该方法使用平形砂轮的外圆面进行磨削，并通过不断改变砂轮上的成型点来补偿由于成型点磨损造成的误差，保证磨削效率的同时，提高了磨削精度，但此方法只适用于加工母线为凸函数曲线的回转体工件，无法加工非回转体凸曲面工件，并且上述方法只适用于三轴数控车床加工。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种避免了加工过程中对砂轮的修整，提高了加工效率并且更提高了加工精度的杯形砂轮可变定位基圆凸曲面工件磨削加工方法。

本发明的杯形砂轮可变定位基圆凸曲面工件磨削加工方法,它包括以下步骤：

采用安装在五轴联动数控机床上的杯形砂轮对凸曲面工件进行加工，在加工过程中数控机床的控制系统输出控制信号控制杯形砂轮使杯形砂轮沿着磨削轨迹加工，并且控制系统输出中心点运行轨迹控制信号控制杯形砂轮端面中心点的运动轨迹，使以杯形砂轮端面中心点为圆心与切触点的连线为半径构成的定位基圆的半径随着加工时间和切削量变化逐渐减小，使切触点始终保证为砂轮端面上未磨损点；同时控制系统输出角度控制信号，通过调整砂轮回转轴线角度使得砂轮端面始终同被加工凸曲面保持相切接触，切触点位于磨削轨迹上，砂轮回转轴线的角度与切触点处的被加工凸曲面的法向量一致；

中心点运行轨迹控制信号的生成执行如下步骤生成对所述的杯形砂轮端面中心点的运动轨迹的数控命令：(1)计算任意一条磨削轨迹上的切触点在工件坐标系下的坐标及该切触点的切向量坐标；(2)利用杯形砂轮端面定位基圆半径变化函数、在步骤(1)中得到的切接触点坐标以及切触点的切向量坐标，计算杯形砂轮端面中心点在工件坐标系下的坐标；(3)将工件坐标系下杯形砂轮端面中心点坐标转化为加工坐标系下坐标，生成杯形砂轮端面中心点的运动轨迹坐标数据，然后对运动轨迹坐标数据进行后处理生成数控机床驱动杯形砂轮的机床命令。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.在加工过程中根据加工时间和切削量变化，砂轮上的定位基圆半径逐渐不等速减少，时刻保证杯形砂轮端面上定位基圆的精度，增加了砂轮端面一次加工的表面使用率，避免了加工过程中对砂轮的修整，相比以前的方法，不仅提高了加工效率，更提高了加工精度。

2.利用砂轮端面半径变化函数，确定砂轮端面中心点的位置，砂轮端面的磨损规律被融入数控加工轨迹之中，使任何时刻都在使用砂轮端面上未磨损的部位进行磨削加工，避免了砂轮磨损造成的误差，扩大了砂轮端面有效使用面积。

3.加工对象由回转体工件变为自由凸曲面工件，拓展本方法的应用范围。

附图说明

图1为本发明的杯形砂轮可变定位基圆凸曲面工件磨削加工方法的加工过程示意图；

图2为本发明方法中采用的砂轮中心点算法的示意图；

图3为本发明方法中采用的工件坐标系向加工坐标系转换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。

本专利基于已有专利可变成型点直线包络外廓形线为凸函数回转件的加工方法。