[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

说明书

本发明公开了一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法，首先定义磨削加工的砂轮补偿参考平面，并在补偿参考平面中计算砂轮棱边几何形状函数，最终通过求解不同磨削工艺参数的砂轮补偿向量，得到数控程序的坐标调整量。本发明能有效减少由于砂轮棱边磨损导致的周齿螺旋刃后刀面磨削加工误差。

技术领域

本发明属于整体立铣刀加工技术领域，具体为一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法。

背景技术

在通常的立铣刀周刃后刀面磨削工艺的砂轮轨迹计算过程中，砂轮直径的理想测量位置在砂轮端面上，且计算均以砂轮端面所在平面为计算基准。砂轮棱边磨粒磨损脱落后，砂轮棱边几何形貌会发生变化，这样会导致砂轮实际测量位置不在砂轮端面上，因此直径测量的实际位置与理论位置不统一，若仍按照既有砂轮磨削轨迹进行加工，则刀具会产生较大尺寸误差。特别是引入工艺参数-砂轮抬角后，砂轮几何轮廓误差对磨削精度影响更大，因此需要对砂轮的磨削轨迹进行补偿，以满足实际加工要求。

砂轮磨损补偿技术的研究主要是在线控制技术、数学优化算法与控制软件的开发等领域。目前，对于磨削工艺中的补偿运动研究很多，然而对于立铣刀磨削工艺的砂轮补偿技术研究较少，主要是是根据已有方法或使用的机床，针对不同的工况或是砂轮提出补偿方法。中国专利文献CN2017101219946“一种基于数控系统的砂轮磨损实时补偿”，该文献根据主轴电机电流的变化计算并实时变换砂轮磨损量，通过数控系统在补偿层的二次开发接口，根据实时变换砂轮磨损量，修正G代码理论运行轨迹点，实现砂轮磨损实时补偿。

这类立铣刀磨削工艺补偿研究仅停留在理论分析或计算机仿真阶段，与砂轮磨削轨迹结合不足，只能用于砂轮几何结构的初始状态较为理想的情况，对于初始磨损量不同的砂轮补偿计算不准确，无法适用于实际工况。因此，立铣刀磨削工艺补偿方法的研究需要对砂轮棱边形状进行分析，将砂轮棱边形状引入磨削轨迹中，充分将砂轮几何参数与理想磨削轨迹进行结合，获得满足实际加工的磨削轨迹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法，旨在根据砂轮结构确定磨削工艺的补偿平面，根据相关参数获得砂轮圆心的补偿向量，通过原有数控程序进行补偿调整，以减少后刀面磨削的加工误差。

本发明的一种使用磨损砂轮磨削周齿螺旋刃后刀面的补偿方法，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，确定螺旋刃上某一指定点(即刃线上的磨削点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，可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