[发明专利]一种基于球头砂轮的变磨削深度和磨削转角的复杂薄壁零件磨削加工工艺方法

权利要求书

1.一种基于球头砂轮的变磨削深度和磨削转角的复杂薄壁零件磨削加工工艺方法，其特征在于，适用于磨削加工机床，所述磨削加工机床上设有用于夹持球头砂轮的工具主轴和用于夹持工件的工件主轴，所述工具主轴安装在磨削加工机床的C轴转台上；

所述基于球头砂轮的变磨削深度和磨削转角的复杂薄壁零件磨削加工工艺方法包括：

S1：对工件和球头砂轮进行装夹，调节球头砂轮相对于C轴转台的位置，使得球头砂轮球心位于C轴转台的中心轴线，操作机床控制系统使磨削加工机床回零；

S2：通过CCD相机和放大镜头监控工件轮廓特征点，依据工件轮廓特征点的空间位置调整球头砂轮的空间位置以实现球头砂轮与工件之间的对刀操作，根据多个工件轮廓特征点的空间位置绘制工件的实际轮廓线，依据工件的实际轮廓线的尺寸参数设计工件的实际加工轨迹并编写数控加工程序；

S3：依据工件的加工轨迹的起始点在工件轮廓线上选取加工的起始点，将球头砂轮移动至实际加工轨迹的起始点；

S4：对工件的加工区域喷射磨削液；

S5：通过机床运动系统分别控制工具主轴与工件主轴旋转；

S6：运行数控加工程序，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行初次磨削操作；

S7：球头砂轮重新回到加工的起始点，完成初次磨削操作后，调整球头砂轮的砂轮进给量增加第一设定值，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行二次磨削操作；

S8：二次磨削操作时，无磨削声音，待本次磨削操作完成后，需重复步骤S7，直至二次磨削操作时，出现周期性磨削声音，待本次磨削操作完成后，二次磨削操作完成；

S9：调整砂轮进给量增加第二设定值，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行三次磨削操作；

S10：待本次磨削操作完成后，重复步骤S9，直至二次磨削操作和三次磨削操作中砂轮进给量的增加总量达到三次磨削设定进给总量，待本次磨削操作完成后，三次磨削操作完成；

S11：调整砂轮进给量增加第三设定值，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行四次磨削操作；

S12：待本次磨削操作完成后，重复步骤S11，直至二次磨削操作、三次磨削操作和四次磨削操作中砂轮进给量的增加总量达到四次磨削设定进给总量，待本次磨削操作完成后，四次磨削操作完成；

S13：调整砂轮进给量增加第四设定值，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行五次磨削操作；

S14：待本次磨削操作完成后，重复步骤S13，直至二次磨削操作、三次磨削操作、四次磨削操作和五次磨削操作中砂轮进给量的增加总量达到五次磨削设定进给总量，待本次磨削操作完成后，五次磨削操作完成；

S15：运行数控加工程序，机床运动系统控制球头砂轮依照实际加工轨迹对工件进行六次磨削操作，待本次磨削操作完成后，通过机床运动系统停止砂轮主轴与工件主轴的旋转，停止对工件9的加工区域喷射磨削液，同时使球头砂轮远离工件，完成对工件的磨削；

步骤S2中工件的实际加工轨迹的设计方法包括以下步骤：

A1：依据工件的尺寸参数，在软件中绘制工件的三维模型；

A2：沿三维模型的中心轴线建立水平切面，得到三维模型位于水平切面的轮廓线；

A3：对位于中心轴线一侧的轮廓线向工件的实体外部方向偏移，得到球头砂轮的理想加工轨迹，理想偏移距离为球头砂轮的半径，依据理想加工轨迹并依据工件的实际轮廓线的尺寸参数对工件和球头砂轮进行装夹，得到实际加工轨迹，实际偏移距离为球头砂轮的半径与对刀误差的总和；

A4：依据球头砂轮的实际加工轨迹确定加工的起始点和终止点的位置；

A5：对球头砂轮的实际加工轨迹进行分段，球头砂轮运动到不同轨迹阶段时，改变C轴转台旋转角度以避免球头砂轮与工件在加工过程中发生干涉；

A6：磨削操作开始时，球头砂轮沿实际加工轨迹由起始点运行至终止点后，按照实际加工轨迹原路返回至起始点位置，完成一次对工件的磨削操作过程；

步骤S7中所述第一设定值为5μm，步骤S9中所述第二设定值为2μm，步骤S11中所述第三设定值为1μm，步骤S13中所述第四设定值为0.5μm，步骤S10中三次磨削设定进给总量为100μm，步骤S12中四次磨削设定进给总量为140μm，步骤S14中五次磨削设定进给总量为150μm。