[发明专利]基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石球头砂轮的在位精密修整装置及方法。

背景技术

金刚石砂轮具有磨削效率高、加工质量好、砂轮寿命长等特点，成为硬脆材料加工工具的首选。其中金刚石球头砂轮由于其球形的结构性，特别适用于大深宽比非球面、自由曲面或复杂曲面的超精密磨削加工，在航空航天等领域金刚石球头砂轮应用特别广泛，但是，金刚石球头砂轮修整方法的面形精度低，导致金刚石球头砂轮磨削加工后工件的加工精度低。现有的放电修整需要电源电极等，还要做绝缘，且只能对金属基砂轮修整，因此成本高、不易于实现、通用性弱。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有金刚石球头砂轮磨削加工后工件的加工精度低、成本高、不易于实现、通用性弱的问题，而提出基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整装置及方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整装置，其特征在于，所述装置由绿碳化硅碟片、修整主轴和磨削主轴组成；

所述绿碳化硅碟片安装在修整主轴上，绿碳化硅碟片和修整主轴同轴心设置，修整主轴的轴线与磨削主轴的旋转轴线相互垂直。

基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整方法具体是按照以下步骤进行的：

步骤一、在修整前将金刚石球头砂轮安装在磨削主轴上，使金刚石球头砂轮和磨削主轴同轴心设置，将安装绿碳化硅碟片的修整主轴和安装金刚石球头砂轮的磨削主轴之间的距离进行调整，使修整主轴的轴线与磨削主轴的旋转轴线相互垂直；

步骤二、使用激光测微仪测定绿碳化硅碟片和金刚石球头砂轮的初始外形尺寸，开始设定绿碳化硅碟片和金刚石球头砂轮之间的距离为10-20μm，然后采用预修整参数使绿碳化硅碟片按预修整的半圆形修整轨迹方程绕金刚石球头砂轮做相对运动，每完成一次上述相对运动后，金刚石球头砂轮进行一次进给，绿碳化硅碟片与金刚石球头砂轮接触后相互磨损从而实现金刚石球头砂轮的预修整，当金刚石球头砂轮表面完全被修到后预修整过程结束；

步骤三、再次使用激光测微仪测定绿碳化硅碟片和金刚石球头砂轮的外形尺寸，与初始外形尺寸做差，计算获得绿碳化硅碟片的磨损体积W1和金刚石球头砂轮的磨损体积W3，计算绿碳化硅碟片在修整金刚石球头砂轮时的修整比N；

步骤四、将绿碳化硅碟片的修整比N计入预修整的半圆形修整轨迹，重新设置修整补偿轨迹；使绿碳化硅碟片按照重新设置修整补偿轨迹绕金刚石球头砂轮做相对运动进行精修整，精修整参数与预修整参数相同；完成一次精修整后，使金刚石球头砂轮沿修整主轴的轴线移动0.5mm，然后再按照修整补偿轨迹进行下次修整，直至金刚石球头砂轮的待修整表面全部完成精修整。

发明效果

本发明所述的基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整方法，利用绿碳化硅碟片与金刚石球头砂轮相互磨损实现金刚石球头砂轮的在位修整，基于绿碳化硅碟片的恒定修整比(待修整砂轮与修整工具之间的磨损体积比)设定修整轨迹，从而补偿由绿碳化硅碟片自身磨损所导入的修整误差，使金刚石球头砂轮修整后的面形精度高，大大提高了金刚石球头砂轮磨削加工后工件的加工精度；金刚石球头砂轮为树脂基金刚石砂轮或金属基金刚石砂轮，对绿碳化硅碟片的结构尺寸无精度要求，因此成本低廉，易于购买，此外仅需在原有机床上附加一根修整轴，且对修整轴的精度要求不高，采用一般陶瓷轴承电主轴(回转精度2μm以内)即可实现金刚石球头砂轮的高精度在位修整，易于实现，与现有的金刚石球头砂轮放电修整方法相比，具有较强的通用性，

验证实验结果表明采用本发明所述修整后的金刚石球头砂轮面形精度可达3μm(粒度为D3的金属基和树脂基金刚石砂轮)。修整后使用石墨对球头金刚石砂轮轮廓进行在线复印后离线用Talysurf PGI 1240检测，检测结果表明本发明所述修整后的金刚石球头砂轮面形精度为2.8μm。实验过程中采用同样的测量方法使用现有修整方法修整后金刚石球头砂轮进行检测，修整后的金刚石球头砂轮面形精度为68μm。实验结果表明本发明所述修整后的金刚石球头砂轮面形精度大大高于采用现有方法修整后金刚石球头砂轮面形精度。本发明的具体优点为：

1)本发明所述的一种基于绿碳化硅碟片的金刚石球头砂轮精密在位修整方法，基于绿碳化硅碟片的恒定修整比(待修整砂轮与修整工具之间的磨损体积比)设定修整轨迹，解决了目前由于绿碳化硅碟片材质较软和磨损量大而导致的无法对金刚石球头砂轮进行精密修整的难题。