[发明专利]一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法

权利要求书

1.一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：补偿参考平面定义

令刀具中心轴线为Z_w轴，刀具回转体端面圆心为原点O_w，刀刃起点所在端面为X_wO_wY_w平面，建立工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w；在工件坐标系中，确定螺旋刃刃线上的磨削点P对应在三个参考平面即基面P_r、切削平面P_s与正交平面P_o的位置；

由于三个参考平面为空间平面，且后刀面在正交平面内的剖截线为空间线段；为了便于描述截线模型，建立活动坐标系O_o-X_oY_oZ_o；该坐标系原点O_o与刃线上的磨削点P重合，轴X_o在基面与正交平面的交线上，轴Y_o在切削平面与正交平面的交线上，轴Z_o在切削平面与基面的交线上；

步骤2：计算砂轮棱边几何形状函数

在砂轮的实际使用中，由于磨削工艺复杂多变，因此砂轮棱边的形状会因工况的不同而产生变化；根据磨削轨迹算法的设计原理，正交平面过砂轮圆心，根据砂轮形状截面的棱边形状，借助于测量仪器测量或砂轮修整机磨制，获得对应的正交平面下的棱边几何形状函数；

步骤3：砂轮圆心轨迹补偿计算

以砂轮棱边与后刀面的最近位置为实际磨削点，获得实际磨削点坐标，结合刃线上的理论磨削点，即求得砂轮圆心补偿向量；由于砂轮轴矢量与后角紧密相关，为避免补偿影响刀具几何参数，因此在补偿过程中不改变砂轮轴矢量，仅令砂轮圆心沿着补偿向量进行移动；

对于后刀面磨削工艺，已知P_{s_o}是活动坐标系下的砂轮理论圆心点O_g的坐标，P_b为在活动坐标系下的补偿向量，M_o-w为活动坐标系变换至工件坐标系的旋转矩阵，T_o-w为活动坐标系变换至工件坐标系的平移矩阵，得到补偿后在工件坐标系下的砂轮理论圆心点O_g的坐标P_{s_w}为：

P_{s_w}＝M_o-w·(P_{s_o}+P_b)+T_o-w        (1)

在活动坐标系下，补偿前的砂轮理论圆心点O_g的坐标P_{s_o}由后刀面角度α_o、砂轮端面与后刀面的夹角μ₀即磨削抬角、砂轮直径D表达，即

补偿后的砂轮磨削点是砂轮大端面与后刀面刃线最近的点，设补偿向量P_b在轴X_o方向上的补偿量为x_min，对应在轴Z_o方向上的补偿量为f(x_min)，获得补偿向量P_b的表达式为：

圆弧形棱边是常见的棱边形状，在实际生产中常将砂轮棱边修整为圆弧形提升使用寿命，新砂轮使用一段时间后，棱边近似为圆弧形；设r为砂轮磨损后的棱边圆角半径，可得补偿向量的计算结果，如表1所示：

表1补偿向量求解需求参数

在工件坐标系O_w-X_wY_wZ_w内，设刃线上的磨削点P相对于X_w轴的初始偏转角为即刃线起始回转角，该磨削点P在Z_w轴方向运动距离为z，已知毛坯棒料半径为R，刀具刃线的螺旋角为β；可得M_o-w、T_o-w矩阵的表达为：

将式(4)、(5)代入到式(1)，可得补偿后的数控程序加工坐标，通过对原有数控程序的补偿调整，减少后刀面磨削的加工误差。