一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法技术

本发明专利技术公开了一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，首先通过调整高速拍摄系统观察不同刮研阶段人工刮研时每一刀的刀具轨迹和刀痕形状，观察每刀之间的运动规律，采用自动刮研装置中铣刀铣削的方式，设计铣刀的运动参数和运动路径，模拟人工刮研时的每一刀的刀具轨迹；其次按照人工刮研时每刀之间的运动规律，模拟下一刀的刀具轨迹，依次完成整个人工过程的模拟，进而实现整个机床导轨的自动化刮研。本发明专利技术通过采用自动化刮研装置替代人工刮研的方法，解决了导轨高点需要人工刮研的现状，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法
本专利技术涉及自动化加工领域中的机床，尤其涉及一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法。
技术介绍
目前，为了提高机床导轨的配合精度，国内外普遍采用的做法是对导轨进行刮研加工，刮研加工对于高精度机床设备是必需的。刮研是利用刮刀、基准表面和显示剂等边研点边刮研加工，使工件达到工艺上规定的尺寸、几何形状、表面粗糙度和密合性等要求的一项精加工工序。刮研加工的目的是为了降低表面的粗糙度值，提高接触精度和几何精度，从而提高机床及平面度整体的配合刚度、润滑性能、机械效益和使用寿命。现有的刮研方法普遍由钳工通过手工完成，其劳动强度大、耗费大，且加工质量和加工效率完全取决于操作工人的熟练程度。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，以解决现有技术中存在的不足之处。技术方案：本专利技术基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，包括以下步骤：步骤(1)，由刮刀对待刮研导轨进行刮研，通过相机拍摄粗刮、细刮和精刮过程中刮刀围绕某待刮研点刮研时刮刀的刀尖运动轨迹和刀痕(3)形貌；步骤(2)，通过刮研时刮刀的刀尖运动轨迹以及刀痕形貌确定自动刮研装置中球头铣刀在粗刮、细刮和精刮过程中的铣削参数和运动轨迹，采用球头铣刀模拟人工刮研时的每刀的刀痕形貌，通过对人工刮研的粗刮、细刮和精刮过程的模拟完成对机床导轨的自动化刮研。该球头铣刀的铣削参数包括铣刀半径、铣刀齿数、铣刀长度和铣刀材料。在粗刮阶段，通过刮刀刀尖的运动轨迹和刀痕长度和宽度确定铣刀的运动轨迹，球头铣刀在粗刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.8mm<d≤1.5mm。细刮阶段是将粗刮后的高点刮去，球头铣刀在细刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.4mm<d≤0.8mm。精刮的目的是为了提高工件的表面质量，球头铣刀在精刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.05mm<d≤0.4mm。在步骤(2)中，对导轨高点进行自动化刮研后，在导轨上涂抹显示剂，经标准平板对研，观察显点数量判断该刮研阶段是否结束；如果显点不满足设定的标准，则按上一轮中设置的球头铣刀的铣削参数和路径继续重复刮研操作。当任意刮方中显点数达到4～6点时粗刮阶段结束，当任意刮方显点数达到10～12点时细刮阶段中止，当显点增加到每任意刮方20～25点时，则精刮结束。在人工刮研过程的粗刮阶段，围绕某一待刮研点(12)刮研时，刮刀的第一次进给方向(13)和刮刀的第二次进给方向(14)垂直且所有刮研点的刮研方向一致。在人工刮研过程中的细刮阶段，围绕某一待刮研点(12)刮研时，刮刀的第一次进给方向和第二次进给方向成45°或60°方向交叉刮出网纹。在人工刮研过程中的精刮阶段，每个点只刮研一刀，随后进行研点显示。工作原理：本专利技术将待刮研工件通过卡紧装置固定在载物台上，采用高速拍摄系统观察不同刮研阶段人工手持刮刀刮研时每一刀的刀具轨迹和刀痕形状，观察每刀之间的运动规律，采用自动刮研装置中的球头铣刀铣削的方式，模拟人工刮研时的每一刀的刀具轨迹和刀痕效果，其次按照人工刮研时每刀之间的运动规律，模拟下一刀的刀具轨迹和刀痕，依次完成整个人工过程的模拟，进而实现整个机床导轨的自动化刮研。有益效果：本专利技术采用自动化刮研装置替代人工刮研，减轻了工人劳动强度，节约了人工成本，提高了生产效率。附图说明图1为本专利技术中采用相机拍摄人工刮研过程示意图；图2为本专利技术刮研方法流程图；图3为人工刮研后的刮刀刀痕形状示意图；图4为图3中B-B剖面图；图5为刮刀刀尖处位移轨迹；图6为模拟刮刀轨迹时铣刀在水平方向上的运动轨迹；图7为图6中A-A剖视图；图8为粗刮中围绕某一刮研点刮刀进给方向示意图；图9为细刮中围绕某一刮研点刮刀进给方向示意图。具体实施方式如图1、图2所示，首先将待刮研导轨2通过卡紧装置6固定在载物台7上，采用高速拍摄系统观察不同刮研阶段人工手5持刮刀4刮研时每一刀的刀具轨迹和刀痕形状，观察每刀之间的运动规律，采用自动刮研装置中的球头铣刀11铣削的方式，模拟人工刮研时的每一刀的刀具轨迹和刀痕效果，本专利技术中的实施例具体内容如下：本实施例中采用的高速拍摄系统包括高速相机1、三角支架10、升降装置9和万象转动装置8，其中升降装置9底部安装在三角支架10上，顶部连接万象转动装置8，高速相机1安装在万象转动装置8上；待刮研工件2通过卡紧装置6固定在载物台7的中间位置，高速拍摄系统摆放在载物台7的侧面，用来观察不同刮研阶段人工手5持刮刀4刮研时每一刀的刀具轨迹和刀痕3形状。如图3所示为刮刀4的刀痕形状示意图，图3中B-B位置的剖面图如图4所示，代表拍摄的刮刀轨迹示意图，其中a为刀痕长度，h为最大刮削厚度即刀痕深度，从图中可以看出，刮刀每次运动过程中的运动轨迹分为三个阶段，Ⅰ为切入阶段，Ⅱ为水平切削阶段，Ⅲ为抬刀阶段，其中Ⅰ和Ⅲ为弧形，不同阶段的刀痕和刀具轨迹参数如表1所示：在粗刮阶段，刀痕长度a为30-60mm,刀痕宽度b为10-15mm，切削深度h为0.03-0.2mm；在细刮阶段，刀痕长度a为10-25mm，刀痕宽度b为6-8mm，切削深度h为0.03-0.08mm；在精刮阶段，刀痕长度a为3-7mm，刀痕宽度b为3-5mm，切削深度h为0.01-0.03mm。通过高速相机观察刀具的运动规律，以刀具切入点0为坐标原点，建立图4中所示坐标系，分析刀具的位移，位移曲线如图5所示，该位移曲线中，坐标x代表刮刀刀尖处的刮痕长度，单位为mm；坐标y代表刮刀刀尖处的刮削厚度，单位为mm。由于刮研过程受工人手法和工件材料的影响，以粗刮过程为例，拍摄一名熟练工人的刮研过程，导轨材料为灰口铸铁，刀具材料为T12A碳素工具钢，在粗刮时，分析拍摄结果得刀痕长度为40mm，宽度为12mm，测量得到刮削厚度h为0.08mm，图5中3点坐标为(40,0)，1点坐标为(4,0.08),2点坐标为(36,0.08)，据此可建立粗刮过程中刮刀刀尖处的位移方程，如下列公式(1)所示：其中，x代表刮刀刀尖处的刮痕长度，单位为mm；y代表刮刀刀尖处的刮削厚度，单位为mm。在细刮时，刀具材料和导轨材料不变，分析拍摄结果得刀痕长度为20mm，宽度为6mm，测量得到刮削厚度h为0.05mm，则图5中点3坐标为(20,0)，点1坐标为(2,0.05),点2坐标为(18,0.05)，据此可建立细刮过程中刮刀刀尖处的位移方程，如下公式(2)所示：在精刮时，刀具材料和导轨材料不变，分析得到刀痕长度5mm，宽度4mm，测量刮削铁屑得刮削厚度h为0.015mm，则图5中点3的坐标为(5,0)，1点坐标近似为(1,0.015),2点坐标近似为(4,0.015)，0-1和2-3之间的圆弧半径近似为5，可建立精刮过程中刮刀刀尖处的位移方程，如下列公式(3)所示：表1<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤(1)，由刮刀(4)对待刮研导轨(2)进行刮研，通过相机拍摄粗刮、细刮和精刮过程中刮刀围绕某待刮研点(12)刮研时刮刀的刀尖运动轨迹和刀痕(3)形貌；/n步骤(2)，通过刮研时刮刀的刀尖运动轨迹以及刀痕形貌确定自动刮研装置中球头铣刀(11)在粗刮、细刮和精刮过程中的铣削参数和运动轨迹，采用球头铣刀模拟人工刮研时的每刀的刀痕形貌，通过对人工刮研的粗刮、细刮和精刮过程的模拟完成对机床导轨的自动化刮研。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)，由刮刀(4)对待刮研导轨(2)进行刮研，通过相机拍摄粗刮、细刮和精刮过程中刮刀围绕某待刮研点(12)刮研时刮刀的刀尖运动轨迹和刀痕(3)形貌；
步骤(2)，通过刮研时刮刀的刀尖运动轨迹以及刀痕形貌确定自动刮研装置中球头铣刀(11)在粗刮、细刮和精刮过程中的铣削参数和运动轨迹，采用球头铣刀模拟人工刮研时的每刀的刀痕形貌，通过对人工刮研的粗刮、细刮和精刮过程的模拟完成对机床导轨的自动化刮研。


2.根据权利要求1所述的基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：所述球头铣刀的铣削参数包括铣刀半径、铣刀齿数、铣刀长度和铣刀材料。


3.根据权利要求1所述的基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：所述球头铣刀在粗刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.8mm<d≤1.5mm。


4.根据权利要求1所述的基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：所述球头铣刀在细刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.4mm<d≤0.8mm。


5.根据权利要求1所述的基于球头铣刀的机床导轨自动刮研方法，其特征在于：所述球头铣刀在精刮运动轨迹中的铣刀轨迹行距0.05mm<d≤0.4mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：韩良，李斯建，崔振猛，
申请(专利权)人：南通冠坤数控机床有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32