[发明专利]一种加工表面质量调控方法

权利要求书

1.一种加工表面质量调控方法，其特征在于采用如下步骤：

①建立车削-球滚光组合式加工装置；

所述车削-球滚光组合式加工装置包括设置在工件(4)上的滚光部件(1)、支架部件(2)、设有车刀(7)的基座部件(3)和工控机(8)，所述支架部件(2)设置在基座部件(3)上，所述滚光部件(1)设置在支架部件(2)上，所述滚光部件(1)与工控机(8)连接，所述滚光部件(1)的个数为2组；

所述滚光部件(1)包括套筒(101)、滚光体外壳(102)、测力螺栓(103)、第一垫片(104a)、第二垫片(104b)、弹簧(105)、传力杆(106)、支撑环(107)、滚光球(108)、挡圈(109)、第一紧固螺母(110)、第一紧固螺钉(111)和连接螺栓螺母组(5)；所述套筒(101)设有轴向通孔，所述滚光体外壳(102)穿过所述套筒(101)的通孔，并通过第一紧固螺母(110)和第一紧固螺钉(111)设置在套筒(101)内；所述测力螺栓(103)通过轴向通孔设置在滚光体外壳(102)内，所述测力螺栓(103)底端通过第一垫片(104a)与弹簧(105)顶端接触，所述传力杆(106)顶端通过第二垫片(104b)与弹簧(105)底端接触；所述滚光体外壳(102)底端设有滚光球(108)，所述滚光球(108)通过挡圈(109)设置在支撑环(107)上，所述支撑环(107)通过螺纹连接设置在传力杆(106)上；

②基于车削-球滚光装置，建立球滚光后表征工件(4)表面质量的粗糙度模型，以及滚光部件(1)夹角变化的滚光表面粗糙度调控模型。

2.根据权利要求1所述的一种加工表面质量调控方法，其特征在于所述步骤②包括：

201 从工控机(8)获取测力螺栓(103)受到的弹簧(105)作用的弹力值，即为滚光球(108)和工件(4)的接触力P，通过该接触力计算出滚光球(108)压入工件(4)表面后所形成的椭圆的短轴a和接触变形位移δ：

其中，C₁和C′₁为接触点处工件(4)的最大和最小曲率半径，C₂和C′₂为接触点处滚光球(108)的最大和最小曲率半径，a为滚光球(108)压入工件(4)表面后所形成的椭圆的短轴，δ为滚光球压入工件表面引起的变形位移长度，r＝0.999，m＝1.0482，K₁和K₂表示如下：

其中，ν₁,E₁为工件材料的泊松比和杨氏模量，ν₂,E₂为滚光球材料的泊松比和杨氏模量，其相应的曲率半径为：

其中，R₁是工件(4)半径，R₂为滚光球(108)的半径；

202 建立由前一道工序加工后所得的表面粗糙度R_ti与滚光后的表面粗糙度R_t关系式：

R_t＝R_ti-δ+h₁ (六)

其中，h₁为滚光球I滚光后材料的残留高度，其为h₁＝125f²/R₂，f为每转进给量；

203 所述两个滚光部件(1)轴线的夹角为θ，在滚光球(108)II的滚光过程中，其滚光路径覆盖滚光球(108)I滚光后的残留区域，加工表面的残留材料被进一步削平，此时残留材料的高度为：

此时，最终表面粗糙度值为：

式(八)中，Rt为方程式(六)的值，ψ为以滚光球(108)的球心为圆心，滚光球(108)与工件(4)接触所形成的圆弧的圆心角，表示为：