[发明专利]一种大深径比孔测量磨削一体化加工方法

摘要

一种大深径比孔测量磨削一体化加工方法，属于内圆精密磨削加工领域。在加工过程中使用测针测量工件各截面处孔径，通过计算工件内孔加工余量δ的大小判断所处加工阶段，选用对应加工参数进行工件内孔磨削加工。当δ0＞0.5mm，采用粗加工参数，磨杆预压量2/3Xs＜Xap0≤Xs，切深20μm＜ap≤30μm；当0.1mm＜δ1≤0.5mm时，采用半精加工参数，磨杆预压量1/3Xs＜Xap0≤2/3Xs，切深10μm＜ap≤20μm；当0.01mm＜δ2≤0.1mm时，采用精加工参数，磨杆预压量1/4Xs＜Xap0≤1/3Xs，切深2μm＜ap≤10μm；当δ3≤0.01mm时，采用最后加工阶段参数，磨杆预压量0＜Xap0≤1/4Xs，切深0μm＜ap≤2μm。本发明实现大深径比孔的测量磨削一体自动化加工，提高生产效率，降低废品率，且操作简单，减轻操作者劳动强度。

主权项

1.一种大深径比孔测量磨削一体化加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括以下步骤：S1、开启机床，安装工件和砂轮，确认机床工作状态及加工程序正常；S2、控制机床Z轴工作台快速移动至Z向安全位坐标Z₁＝Z₀‑180，其中，Z₀为砂轮右端面与工件左端面接触时，机床Z轴光栅坐标值，即Z₀为工件Z方向零点；S3、控制机床X轴工作台快速移动至X向安全位坐标X₀，X₀为工件回转中心与磨杆轴线重合时，机床X轴光栅坐标值；S4、孔径测量：控制机床X轴工作台和Z轴工作台移动，使用测针测量工件各截面处孔径，并记录对应孔径处测针球头在机床坐标系中的X向和Z向坐标，取所测孔径中最小值D_min，及其对应位置处测针球头在机床坐标系中的坐标(X₂,Z₂)；S5、砂轮对刀：在工件孔径最小截面处，根据砂轮与测针球头之间的相对位置关系，利用声发射完成砂轮快速对刀，并记录此时砂轮在机床坐标系中的X向和Z向的坐标值(X₃,Z₃)，并控制机床X轴工作台和Z轴工作台快速移动至X向安全位X₀和Z向安全位Z₁；S6、判断加工余量δ₀＝D₀+EI‑D_min＞0.5mm是否成立，是，执行步骤S7，否，执行步骤S11，其中D₀为工件公称孔径，EI为孔径的下偏差；S7、启动工件主轴电机通过三爪卡盘带动工件旋转至工作转速，同时启动砂轮主轴至工作转速，采用粗加工参数，以下所述Xs为磨杆安全使用时允许的最大弯曲变形量，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量为Xa_p0，2/3Xs＜Xa_p0≤Xs；S8、控制机床X轴工作台进给切深a_p，20μm＜a_p≤30μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，20μm＜a_p≤30μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁，记录粗加工阶段磨削循环次数n₁，其中，L为工件内孔长度，0≤Δb₁≤1/2B，1/2B≤Δb₂≤B，B为砂轮宽度，100mm/min≤f_a≤200mm/min；S9、是，执行步骤S10，否，执行步骤S8，其中N₁＝1、2、3…，具体取值根据粗加工阶段的磨杆预压量Xa_p0、切深a_p及加工余量δ₀确定；S10、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₁；S11、判断加工余量0.1mm＜δ₁＝D₀+EI‑D₁≤0.5mm是否成立，是，执行步骤S12，否，执行步骤S8；S12、采用半精加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，1/3Xs＜Xa_p0≤2/3Xs；S13、控制机床X轴工作台进给切深a_p，10μm＜a_p≤20μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，10μm＜a_p≤20μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁，记录半精加工阶段磨削循环次数n₂；S14、判断是执行步骤S15，否，执行步骤S13，其中N₂＝1、2、3…，具体取值根据半精加工阶段的磨杆预压量Xa_p0、切深a_p及加工余量δ₁确定；S15、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₂；S16、判断加工余量0.01mm＜δ₂＝D₀+EI‑D₂≤0.1mm是否成立，是，执行步骤S17，否，执行步骤S13；S17、采用精加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，1/4Xs＜Xa_p0≤1/3Xs；S18、控制机床X轴工作台进给切深a_p，2μm＜a_p≤10μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，2μm＜a_p≤10μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁；S19、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₃；S20、判断加工余量δ₃＝D₀+EI‑D₃≤0.01mm是否成立，是，执行步骤S21，否，执行步骤S18；S21、采用最后阶段加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，0≤Xa_p0≤1/4Xs；S22、控制机床X轴工作台进给切深a_p，0＜a_p≤2μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，0＜a_p≤2μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁；S23、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₄；S24、判断D₀+EI≤D₄≤D₀+ES是否成立，是，执行步骤S25，否，执行步骤S22；S25、控制机床X轴工作台快速移动至X向安全位X₀，Z轴工作台快速移动至Z向安全位Z₁，完成磨削加工。