砂轮研磨参数的估计方法技术

本发明专利技术的砂轮研磨参数估计方法仅需进行一次研磨工艺，通过测量工件表面的第一圈螺旋磨削纹路的第一宽度和第二宽度，以及相对于所述第一宽度和所述第二宽度位置的第一和第二磨削深度，即可同时获得磨耗比以及影响研磨过程动态特性的工件研磨刚性、砂轮表面接触刚性和砂轮磨耗刚性。借此，使用者可容易地评估砂轮质量、工件特性和研磨动态系统的稳定性，以解决研磨颤振的问题，并且利于研磨管理人员判断砂轮是否符合所需。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种研磨参数的估计方法，明确地说涉及一种。
技术介绍
研磨过程中，研磨砂轮的切削刚性、研磨工件的切削刚性和砂轮与研磨工件接触 刚性可直接影响研磨稳定性。当上述特性选用不当时，会使得研磨振动过大，进而影响研磨 工件的表面质量。举例来说，轧辊研磨振动过大可造成轧辊表面的研磨辊痕。而这可能造 成多种不利的影响(1)研磨辊痕直接转印到钢带上造成钢带表面明暗相间的振动辊痕。(2)转印到背辊上，造成轧延力动态改变，而形成钢带表面振动辊痕。(3)研磨辊痕节距正好触发轧机的颤振，造成钢带振动辊痕。这些具振动辊痕的钢带到下游后，可能被剔退，也有可能又影响到下游重卷线的 卷辊表面，而在当地又形成另一个转印的机制。所以钢带表面振动辊痕的影响十分深广，轧 延作业不能不谨慎对待。在常规中，Bartalucci和Lisini 以静态力作用在砂 轮上，测量力量和变形量以计算静态砂轮刚性，并利用冲击试验测量动态砂轮接触刚性，两 者比较的结果差距并不大。然而，后来证实静态实验所得到的砂轮接触刚性与实际加工过 程的结果仍有一段差距。另外，Inasaki和Yonetsu 还利用赫兹接触(Hertzian contact)力学理论探讨 砂轮与工件接触区域的刚性，说明砂轮的接触刚性近似于非线性弹簧；Hashimoto等人 通过实验方式，确定砂轮接触刚性与径向力之间存在幂次方的关系；Ramos等人在外圆 研磨的机台上，以稳定的径向进给进行径向研磨(plunge grinding)，待磨削力稳定后停止 进给，记录磨削力衰退曲线的时间常数(time constant)，以推算工件实际磨削的深度和工 艺刚性。上述文献的，均需架设动力计辅助，而且必须忽略砂轮磨 耗刚性ks和磨削比r的效应。因此，有必要提供一创新且富有进步性的，以解决上述 问题。以下为参考现有技术列表l.B.Bartalucci，G.G.Lisini，“研磨工艺不稳定性(Grinding process instability),，，Transaction ASME Journal Engineer Industry. Vol. 91, pp.597-606, 1969.2. I. Inasaki, S. Yonetsu, "ff Jg Φ W # ^ S^ M (Regenerative chatter in grinding) ,，，in :Proc. of the 18th Int. Mach. Tool Des. and Res. Conf. , Oxford, pp.423-429，1977.3. F. Hashimoto, J. Yoshioka, M. Miyashita, H. Sato, “研磨工艺中颤振的增长4■ 白勺续^古计(Sequential estimation of growth rate of chatter vibration in grinding process)，”Annals ofthe CIRP, Vol. 33(1), pp.259-263,1984.4. J. C. Ramos, J. Vinolas, F. J. Nieto，“确定径向研磨工艺中的切削刚性和接触刚 性的简化方法(A simplified methodology to determine the cutting stiffness and the contactstiffness in the plunge grinding process)，"International Journal of Machine Tools andManufacture, pp.33-49,2001.
技术实现思路
本专利技术提供一种，其用以估计研磨机台的砂轮的研磨参 数，其中所述研磨机台具有机台研磨静刚性，所述方法包括以下步骤(a)沿第一方向根据 设定总研磨进给，以所述砂轮研磨工件，且在所述工件的表面形成螺旋磨削纹路，其中所述 砂轮的圆周具有砂轮线速，所述工件的圆周具有工件线速，所述第一方向是从所述工件的 头端到尾端的方向，且位于所述头端的所述螺旋磨削纹路具有渐扩螺旋磨削纹路；(b)根 据所述第一方向测量所述渐扩螺旋磨削纹路的第一宽度和第二宽度，以及测量相对于所述 第一宽度和所述第二宽度位置的所述工件的第一磨削深度和第二磨削深度；(c)根据所述 砂轮的被磨耗体积和所述工件的被磨耗体积计算磨耗比；以及(d)根据所述机台研磨静刚 性、所述设定总研磨进给、所述第一宽度、所述第二宽度、所述第一磨削深度和所述第二磨 削深度，计算工件研磨刚性，以及根据所述机台研磨静刚性、所述设定总研磨进给、所述第 一宽度、所述第二宽度、所述第一磨削深度、所述第二磨削深度、所述砂轮线速和所述工件 线速，计算砂轮表面接触刚性和砂轮磨耗刚性。本专利技术仅需进行一次研磨工艺，即可通过测量工件研磨 后的表面几何尺寸，鉴别出工件研磨刚性、砂轮表面接触刚性和砂轮磨耗刚性，以了解影响 研磨过程动态特性的相关工艺参数，进而解决研磨颤振的问题，并利于研磨管理人员判断 砂轮是否符合所需。借此，使用者可轻易地评估砂轮质量、工件特性和研磨动态系统的稳定 性。附图说明图1显示研磨动态刚性模拟示意图2显示研磨动态系统的系统框图3显示本专利技术研磨系统特征方程式的奈氏图4显示本专利技术的示意图5显示本专利技术在工件的表面形成螺旋磨削纹路的工艺示意图6A到6C显示本专利技术测量渐扩螺旋磨削纹路的宽度和磨削深度的示意图图7显示本专利技术工件的被磨耗体积的示意图；以及图8显示本专利技术利用工艺刚性辨识模型计算工艺刚性的示意图。具体实施例方式图1显示研磨动态刚性模拟示意图；图2显示研磨动态系统的系统框图。其中， 动态模式的相关参数说明如下，km 机台静刚性；k。砂轮表面的接触刚性；ks 砂轮磨耗刚5性；kw 工件研磨刚性；TS 砂轮旋转周期；TW 工件旋转周期；GS，Gw 砂轮和结构动态函数； dm 砂轮与工件的相对位移量；ds 砂轮总磨耗量；dw 工件总磨耗量；砂轮瞬间磨耗量； ,dw 工件瞬间磨耗量；df 总研磨进给；f,径向研磨力。其中，在图1中，砂轮表面的接触刚 性、砂轮磨耗刚性和工件研磨刚性分别以等效的弹簧k。、ks和kw表示。配合参考图1和图2，其中工件的研磨、砂轮的磨耗、砂轮的变形以及机台的变形 均会影响研磨动态系统，而影响研磨动态系统的参数包括机台静刚性km、砂轮表面的接触 刚性k。、工件研磨刚性kw和砂轮磨耗刚性ks，其中k。、kw和ks简称为工艺刚性。当给予总研磨进给df时，所产生的径向研磨力f；会同时影响工件的研磨、砂轮的 磨耗、砂轮的变形以及机台的变形。其中，工件研磨和砂轮磨耗会因工件旋转和砂轮旋转而 有再生效应产生(即，图2中的e—G和)。前次研磨下的量与当次研磨的量有一相位 差时，此相位差造成研磨厚度不平均和研磨力动态变化，因此造成振动行为，而产生再生效 应。其中砂轮再生效应和工件再生效应可能将研磨系统的极点往右半平面移动， 使研磨系统呈现不稳定的状态(即发生研磨颤振)，因此砂轮和工件的再生效应将是影响 研磨颤振的主因。图2的研磨动态系统的传输函式表示如下式(1)Hs)=_！_df ——1^- + ~+ + +丄KiI-μ^) ks{\-e本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计砂轮研磨参数的方法，其用以估计研磨机台的砂轮的研磨参数，其中所述研磨机台具有机台研磨静刚性，所述方法包括以下步骤：（ａ）沿第一方向根据设定总研磨进给，用所述砂轮研磨工件，且在所述工件的表面形成螺旋磨削纹路，其中所述砂轮的圆周具有砂轮线速，所述工件的圆周具有工件线速，所述第一方向是从所述工件的头端到尾端的方向，且位于所述头端的所述螺旋磨削纹路具有渐扩螺旋磨削纹路；（ｂ）根据所述第一方向测量所述渐扩螺旋磨削纹路的第一宽度和第二宽度，以及测量相对于所述第一宽度和所述第二宽度位置的所述工件的第一磨削深度和第二磨削深度；（ｃ）根据所述砂轮的被磨耗体积和所述工件的被磨耗体积计算磨耗比；以及（ｄ）根据所述机台研磨静刚性、所述设定总研磨进给、所述第一宽度、所述第二宽度、所述第一磨削深度和所述第二磨削深度，计算工件研磨刚性，以及根据所述机台研磨静刚性、所述设定总研磨进给、所述第一宽度、所述第二宽度、所述第一磨削深度、所述第二磨削深度、所述砂轮线速和所述工件线速，计算砂轮表面接触刚性和砂轮磨耗刚性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴崇勇，陈国华，王俊志，张煌权，
申请(专利权)人：中国钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71