本发明专利技术公开了缓进给端面磨削外廓形线为凸函数回转件的加工方法，它包括以下步骤：选定砂轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂轮底面始终与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外形。本发明专利技术的优点在于：采用杯型砂轮缓进给端面磨削加工回转件，砂轮的成形点可以是砂轮修光面上任何一点，这样可以充分利用砂轮的加工面，提高砂轮的使用率。而且，刀尖圆弧半径的存在对对刀和最终的尺寸精度没有任何影响。在加工过程中，修光面上进行的是端面磨削，磨削量非常少，修光面的砂轮磨损也很小，因此加工出来的尺寸精度也就很高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种加工方法，特别涉及利用杯型砂轮实现缓进给端面磨削外廓形线 为凸函数回转件的加工方法。
技术介绍
硬脆材料的回转工件广泛应用于航空航天、军事领域，它的加工要求较高的精度 和表面质量。现在应用的主要加工方法是利用砂轮的刀尖轨迹来磨削成形。这种方法可以 通过控制两条刀具轨迹间的距离来控制加工的精度和表面质量。但是有以下缺点1.由于这种轨迹法的刀轨数量与回转件的外廓形状无关，所以在加工工件外形轮 廓变化比较平缓的工件时，效率很低。2.这种方法依靠砂轮的刀尖轨迹来成形，而实际制造过程中，砂轮刀尖存在圆弧， 在加工过程中成形点是变化的，而且对刀不便，加工精度受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种效率高、精度高，成本低的缓进 给端面磨削外廓形线为凸函数回转件的加工方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，它包括以下步骤选定砂 轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂轮底面始终 与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外形。本专利技术的优点在于采用杯型砂轮缓进给端面磨削加工回转件，砂轮的成形点可以 是砂轮修光面上任何一点，这样可以充分利用砂轮的加工面，提高砂轮的使用率。而且，刀尖 圆弧半径的存在对对刀和最终的尺寸精度没有任何影响。在加工过程中，修光面上进行的是 端面磨削，磨削量非常少，修光面的砂轮磨损也很小，因此加工出来的尺寸精度也就很高。在加工相同工件和所要求达到相同残留高度h的前提下，比较采用缓进给端面磨 削方法和传统轨迹磨削方法的加工效率，就是比较这两种方法对应的回转件外廓形线上刀 触点的个数，采用本专利技术方法刀触点的个数与传统方法相比减少50%以上，也即加工效率 可以提高两倍以上。附图说明图1是本专利技术的的示意图；图2是本专利技术方法的实际加工示意图；图3是本专利技术方法的刚体位移矩阵数学模型示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术进行详细描述。4本专利技术的，它包括以下步 骤选定砂轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂 轮底面始终与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外 形。如图2所示的所述的砂轮回转轴线的转角及位移可以通过如下步骤进行调整 (1)将回转工件安装在三轴联动机床上，将砂轮安装在如图1所示的能够在X轴和Z轴方向 上平动并且能够在X轴和Z轴形成的平面内转动的机床刀架上，然后在工件顶点Pl处对刀 确定成形点；该机床可以在现有机床上改装制得；( 工件外廓形线的顶点Pi为第一个刀 接触点的坐标，然后计算基于等残留高度(残留高度是指两条相邻刀具轨迹间残留区域 到理想工件表面的最大距离)的下一个刀触点的坐标，以及下一刀触点处工件外廓形线切 线与Z轴夹角θ y 03)利用刚体位移矩阵建立的数学模型，将计算得到的回转工件外廓形 线刀触点坐标转变为机床刀架回转中心的运动坐标，同时机床刀架回转中心需要转过的角 度β i由上一刀触点处的切线与Z轴夹角和相邻的下一刀触点处的切线与Z轴夹角之差求 得。所述的步骤(1)中可以进一步包括测量参数L、a、b，所述的L为刀架旋转中心到砂轮 底面的距离，所述的a为砂轮上切削点到砂轮中心线的距离，所述的b为刀架旋转中心点到 砂轮中心线的距离；所述的步骤O)中的计算基于等残留高度的下一个刀触点的坐标，以 及下一刀触点处的切线与Z轴夹角的方法如下对于任意的回转工件外廓形线函数X = f (ζ)，已知第一个刀触点(Plz Plx)和所要 求达到的残留高度值h，求下一刀触点坐标(P2z，P2x)，(P2z，P2x)满足公式 权利要求1.，其特征在于它包括以下步 骤选定砂轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂 轮底面始终与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外 形。2.根据权利要求1所述的，其特 征在于砂轮回转轴线的转角及位移通过如下步骤进行调整(1)将回转工件安装在三轴联动机床上，将砂轮安装在能够在X轴和Z轴方向上平动 并且能够在X轴和Z轴形成的平面内转动的机床刀架上，然后将工件和砂轮对刀确定成形占.(2)测量得到第一个刀接触点的坐标，然后计算基于等残留高度的下一个刀触点的坐 标，以及下一刀触点处工件外廓形线的切线与Z轴夹角；(3)利用刚体位移矩阵建立的数学模型，将计算得到的回转工件外廓形线刀触点坐标 转变为机床刀架回转中心的运动坐标，同时机床刀架回转中心需要转过的角度由上一个刀 触点处的切线与Z轴夹角和相邻下一刀触点处的切线与Z轴夹角之差求得。3.根据权利要求2所述的，其特 征在于所述的步骤(1)中进一步包括测量参数L、a、b，所述的L为机床刀架旋转中心到 砂轮底面的距离，所述的a为切削点到砂轮中心线的距离，所述的b为刀架旋转中心点到砂 轮中心线的距离；所述的步骤O)中的计算基于等残留高度的下一个刀触点的坐标，以及 下一刀触点处的切线与Z轴夹角的方法如下对于任意的回转工件外廓形线函数X = f (ζ)，已知第一个刀触点(Plz Plx)和所要求达 到的残留高度值h，求下一刀触点坐标(P2z，P2x)，(P2z，P2x)满足公式Q/(1-COS-)h =-sin没恒成立，其中h为残留高度值，1是两刀触点间的距离，可由下式求 1 = ^IiP2z-Pu f +(Pix-PiJ2式中θ是外廓形线函数χ = f(z)在相邻刀触点(Plz Plx)和(P2z, PJ处的法向量的 夹角，由——nIη2确定，上式中^和 是刀触点(Plz Plx)和(P2z，P2x)处的法向量； 基于以上三个方程，可以得出基于等残留高度的下一个刀触点的坐标(P2z，P2x)，以及 刀触点处的切线与ζ轴夹角θ 2，然后再利用求出的刀触点(p2z，P2x)按上述三个公式求得 下一个刀触点(P3z，P3x)，以及这个刀触点处的切线与Z轴夹角θ 3 ； 所述的步骤(3)中的刚体位移矩阵建立的数学模型如下其中点(Plz Plx)为工件外廓形线的顶点坐标；(Qjz Qjx)为相对于工件外廓形线上第j 个刀触点(Pjz Pjx)的机床刀架回转中心坐标；θ j为工件外廓形线在刀触点(Pjz Pjx)处切 线与Z轴夹角；L，a, b是可变参数，可通过数控机床界面输入，在刀具的每次走刀中是确定 不变的。全文摘要本专利技术公开了，它包括以下步骤选定砂轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂轮底面始终与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外形。本专利技术的优点在于采用杯型砂轮缓进给端面磨削加工回转件，砂轮的成形点可以是砂轮修光面上任何一点，这样可以充分利用砂轮的加工面，提高砂轮的使用率。而且，刀尖圆弧半径的存在对对刀和最终的尺寸精度没有任何影响。在加工过程中，修光面上进行的是端面磨削，磨削量非常少，修光面的砂轮磨损也很小，因此加工出来的尺寸精度也就很高。文档编号B24B7/16GK102091980SQ20101057297公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月5日 优先权日2010年12月5日专利技术者杜蕃, 林彬, 竹永奎, 袁启海 申请人:天津大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
缓进给端面磨削外廓形线为凸函数回转件的加工方法，其特征在于它包括以下步骤：选定砂轮底面的上的任一点作为成形点，通过调整砂轮回转轴线的转角及位移使得砂轮底面始终与回转工件外廓形线在选定的成形点处相切，最终由砂轮底面包络出工件外形。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林彬，杜蕃，竹永奎，袁启海，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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