一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法技术

本发明专利技术提供一种降低因二次装夹所带来的装夹误差，保证工件加工的面形精度及球头砂轮杆与工件间不会相互干涉的异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，涉及一种加工工艺。本发明专利技术首先要获得工件在精密加工后的准确尺寸，然后装夹工件内杆的前端以互为基准的方式对工件装夹部位进行超精密磨削；安装超精密磨削用的细微粒金属基金刚石球头砂轮，并将球头砂轮的球心调整到精密转台的旋转轴线上。通过弹簧夹头将工件安装于工件主轴上，在安装过程中要保证工件的径向跳动量小于5μm。采用CCD对刀系统对工件进行对刀，并获得加工原点，以保证工件加工后具有较高的面形精度。规划球头砂轮的运动轨迹实现异型薄壁复杂结构件的超精密磨削加工。

Ultra precision grinding method for workpieces with irregular thin wall and complex structure

The invention provides a clamping error reduction caused by the two clamping device, ensure the ultra precision grinding method of irregular thin wall complex structure of workpiece surface accuracy and interference rod ball head grinding wheel workpiece and the workpiece will, relates to a processing technology. The present invention first accurate size of workpiece in precision machining of workpiece in front and then loaded bar to mutually base on the workpiece clamping parts of ultra precision grinding; installation of ultra precision grinding with fine particles of metal matrix diamond ball grinding wheel, and the center will adjust the head wheel to the axis of rotation on the turntable. The workpiece is installed on the main shaft of the workpiece by the collet, and the radial runout of the workpiece is less than 5 m during installation. CCD tool setting system is used to adjust the workpiece and obtain the machining origin, so as to ensure the high surface accuracy of the workpiece after machining. Ultra precision grinding of special-shaped thin-walled complex structures by planning the motion path of ball end grinding wheel.

【技术实现步骤摘要】
一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法
本专利技术涉及一种加工工艺，特别涉及一种异形薄壁复杂结构工件的加工方法。
技术介绍
随着航空航天、电子工业及光学研究的快速发展，对于异型复杂结构零件的面型精度和表面粗糙度的加工要求也越来越高，同时该类零件也向小型化和异形化方向发展。而一种航空航天领域中的Ψ形零件，其总体尺寸小于50mm，半球口径小于30mm，壁厚小于1mm，并且其内、外球壳与内、外杆相联接处的倒角的曲率半径小于2mm，而且该零件由熔融石英加工而成，是一种典型的难加工的异型薄壁复杂结构件。同时该类零件的加工质量将会影响整个系统的工作质量，为了实现该类零件的高质量加工，超精密磨削和抛光相结合是一种很有发展前景的加工技术方案。为了减少后续抛光时间并达到最终零件加工的质量要求，超精密磨削后零件的面形精度和表面粗糙度值应优于0.4μm和50nm。由于该零件的最小曲率半径为2mm，传统的圆盘形砂轮无法实现其磨削加工，因此需采用直径较小的金属基金刚石球头砂轮。为了避免在加工过程中球头砂轮与工件产生干涉并导致工件破损，需要对超精密磨削过程中球头砂轮杆的空间轨迹进行规划。同时需要减小精密及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，所述方法基于超精密磨削用机床实现，所述机床包括工作台、C轴转台、位移平台、U轴定位平台、X轴运动平台、Y轴运动平台、Z轴运动平台、球头砂轮、砂轮主轴、工件主轴和CCD对刀系统；工件主轴和CCD对刀系统相对设置在工作台上，工件主轴的轴线方向为X轴方向；异形薄壁复杂结构工件的内杆前端或外杆后端安装在工件主轴上；球头砂轮安装在砂轮主轴上；C轴转台的下端与位移平台连接，U轴定位平台的上端安装在位移平台的运动部件上，U轴定位平台的下端与砂轮主轴中段固定连接，砂轮主轴呈倾斜状，以实现砂轮主轴夹持的球头砂轮对工件进行磨削加工；X轴运动平台和Y轴运动平台通过“十字...

【技术特征摘要】
1.一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，所述方法基于超精密磨削用机床实现，所述机床包括工作台、C轴转台、位移平台、U轴定位平台、X轴运动平台、Y轴运动平台、Z轴运动平台、球头砂轮、砂轮主轴、工件主轴和CCD对刀系统；工件主轴和CCD对刀系统相对设置在工作台上，工件主轴的轴线方向为X轴方向；异形薄壁复杂结构工件的内杆前端或外杆后端安装在工件主轴上；球头砂轮安装在砂轮主轴上；C轴转台的下端与位移平台连接，U轴定位平台的上端安装在位移平台的运动部件上，U轴定位平台的下端与砂轮主轴中段固定连接，砂轮主轴呈倾斜状，以实现砂轮主轴夹持的球头砂轮对工件进行磨削加工；X轴运动平台和Y轴运动平台通过“十字”堆叠形式安装在工作台上，用于控制工件主轴在X轴方向和Y轴方向运动；Z轴运动平台，用于带动C轴转台上下运动，进而带动砂轮主轴上下运动；球头砂轮半径小于4mm；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：测量工件精密磨削后的尺寸参数和球头砂轮半径尺寸参数；步骤二：通过工件主轴的弹簧夹头夹持工件内杆前端，并以互为基准的方式利用所述机床对工件外杆后端进行超精密磨削加工；步骤三：通过U轴定位平台的移动将球头砂轮的球心调整到C轴转台的旋转轴线上；步骤四：将工件从工件主轴上拆卸下来，利用工件主轴的弹簧夹头夹持加工后的工件外杆后端；步骤五：利用CCD对刀系统对工件进行对刀；步骤六：根据步骤一测量的尺寸参数规划球头砂轮的运动轨迹和相应的C轴转台旋转角度；步骤七：根据规划出的球头砂轮的运动轨迹和砂轮杆的空间角度，对工件进行超精密磨削加工，且在加工工件外球壳前改变工件主轴的旋转方向，获得尽可能大的相对磨削线速度。2.根据权利要求1所述的一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，其特征在于，所述步骤二包括如下步骤：步骤二一：通过弹簧夹头将工件的内杆前端装夹于工件主轴上；步骤二二：通过千分表测量工件外球壳尺寸最大处的径向跳动，判断所述径向跳动是否小于5μm，若是，执行步骤二三，若否，重新调整装夹位置，执行步骤二一；步骤二三：以互为基准的方式利用所述机床对工件外杆后端进行超精密磨削加工，作为后续装夹部位。3.根据权利要求1所述的一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，其特征在于，所述步骤三包括如下步骤：通过U轴定位平台的移动将球头砂轮的球心调整到C轴转台的旋转轴线上；步骤三一：将CCD对刀系统的相机轴线方向沿X轴方向，通过旋转C轴转台使U轴定位平台的运动方向调整到X轴方向，利用CCD对刀系统获得此时球头砂轮的图像，获取图像中的球心坐标，并在图像中标注过球心的C轴转台的旋转轴线；步骤三二：旋转C轴转台使U轴定位平台的运动方向调整到与X轴方向垂直，利用CCD对刀系统获得此时球头砂轮的图像，获取图像中的球心坐标，并在图像中标注C轴转台的旋转轴线，获得球心与C轴转台的旋转轴线的位置偏差δ；步骤三三：根据步骤三二的位置偏差δ，调整U轴定位平台，即完成球头砂轮的球心调整到C轴转台的旋转轴线上。4.根据权利要求1所述的一种异形薄壁复杂结构工件的超精密磨削加工方法，其特征在于，所述步骤四包括如下步骤：步骤四一：将工件的内杆前端从工件主轴上拆卸下来；步骤四二：利用工件主轴的弹簧夹头装夹加工后的工件外杆后端；步骤四三：采用千分表测量工件球壳外表面上距装夹位置最远处的点的径向跳动，判断该径向跳动是否小于2....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，王廷章，刘赫男，程健，吴春亚，于波，方针，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23