[发明专利]用于异形工件的摆动磨削装置及方法

权利要求书

1.一种用于异形工件的摆动磨削装置，其特征在于：本装置包括以A点回转摆动的摆动臂、磨削砂轮、升降驱动机构、回转驱动机构和工件固定轴，所述升降驱动机构驱动所述摆动臂绕固定点A回转摆动，所述工件固定轴用于安装异形工件并设于所述摆动臂前端，所述回转驱动机构驱动所述工件固定轴回转，所述工件固定轴与异形工件的回转中心同心，所述升降驱动机构驱动摆动臂摆动的同时，所述回转驱动机构驱动所述工件固定轴使异形工件连续旋转，所述磨削砂轮回转磨削加工出异形工件的轮廓形状。

2.根据权利要求1所述的用于异形工件的摆动磨削装置，其特征在于：所述升降驱动机构采用滚珠丝杠结构驱动所述摆动臂绕固定点A回转摆动。

3.根据权利要求1或2所述的用于异形工件的摆动磨削装置，其特征在于：所述回转驱动机构采用齿轮传动结构驱动所述工件固定轴回转。

4.根据权利要求1或2所述的用于异形工件的摆动磨削装置，其特征在于：所述异形工件通过夹持安装于所述工件固定轴。

5.一种基于所述权利要求1至4任一项所述磨削装置的用于异形工件的摆动磨削方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、计算异形工件相对于基准位置的自身旋转角度α与异形工件回转中心B的升程高度H的特定关系；

步骤二、假设异形工件不动，磨削砂轮绕异形工件旋转进行切削，以异形工件回转中心B为原点建立异形工件固定坐标系UBV，则在异形工件固定坐标系UBV中，磨削砂轮的磨削轨迹点P为：

其中，δ为磨削轨迹点P在固定坐标系UBV中的角度；

根据磨削关系，当磨削砂轮磨削异形工件时，磨削砂轮外圆与磨削轨迹点P相切，磨削砂轮中心Ow位于P点的法线上，则磨削砂轮中心Ow的轨迹点为：

其中，d表示偏置距离,u'_p(δ)、v'_p(δ)为磨削轨迹点P坐标值的变化量；

根据三角函数关系，求解得到从异形工件回转中心B到磨削砂轮中心O_w的长度BO_w：

利用余弦定理求得∠O_wBP；

∠O_wBP＝cos^-1((BP²+BO_w²-PO_w²)/(2×BP×BO_w))；

步骤三、分别过固定点A和磨削砂轮中心Ow建立总坐标系XOY，在总坐标系XOY中，根据每一个异形工件磨削轨迹点P，求解对应异形工件回转中心B点的坐标值x_b和y_b；

步骤四、根据异形工件回转中心B点坐标x_b和y_b，计算出升降驱动机构驱动摆动臂的升程H；设定初始磨削起始基准点P，确定初始角度∠O_wBP，根据计算得到的B点坐标x_b和y_b，求解∠O_wBA：

∠O_wBA＝cos^-1((AB²+BO_w²-AO_w²)/(2×AB×BO_w))

则B点与基准点P的连线PB与摆动臂AB的夹角∠ABP＝∠O_wBA+∠O_wBP，即起始磨削基准点P对应异形工件回转角度位置；

步骤五、根据步骤四，设定下一个磨削点P,同样进行计算处理，得到B点与磨削点P的连线PB与摆动臂AB的夹角∠ABP，异形工件回转的角度增量α为相邻不同磨削点对应角度∠ABP的差值，以此类推，计算获得对应磨削点变化的异形工件回转角度α的增量；

步骤六、按异形工件回转角度α的增量和摆动臂的升程高度H，确定异形工件轮廓形状，由磨削砂轮回转磨削加工出异形工件的轮廓形状。