圆柱滚子凸度超精导辊的包络法数控磨削研究

圆柱滚子凸度超精导辊理论辊形是复杂轴对称曲面,目前通常在普通外圆磨床上用多级锥面逼近的方法进行磨削加工,磨削质量对人工依赖性强,效率低。根据磨削时常见的圆弧形滚子贯穿轨迹,研究辊形曲面的包络法数控磨削。分析了理论辊形特征、包络磨削原理和方法,给出了磨削实例,实际测量了磨削后的辊形,并用包络法磨削的导辊进行了圆柱滚子凸度超精试验。结果表明：理论磨削后辊形曲线是光滑连续曲线,形状总体比较平缓;用大圆弧廓形砂轮进行包络法磨削,辊形形状精度不存在原理性加工误差,而且砂轮利用率比较高,有利于保证磨削质量和效率;包络法磨削导辊辊形精度和效率都比较高,导辊用于圆柱滚子超精获得的滚子凸度曲线形状良好。     

快速点磨削侧边接触层模型及CBN砂轮磨损特性

根据点磨削原理和技术特征,讨论薄层CBN砂轮侧边实际接触区在材料去除过程中的作用,建立快速点磨削侧边接触区几何模型,对侧边接触区工件等效直径、几何与动态接触弧长、单颗磨粒切削深度、平均切屑断面积等接触层参数进行数学建模与解析。结合快速点磨削加工试验研究结果,分析侧边接触层参数对快速点磨削过程的影响机理及薄层CBN点磨削砂轮的磨损特征及规律。结果表明,点磨削过程中材料的去除主要是在侧边接触区内完成,薄层CBN点磨削砂轮的最大磨损速率发生在砂轮侧边最大直径处。     

非轴对称非球面平行磨削误差补偿技术研究

针对非轴对称非球面的成形加工法柔性不足及球形砂轮加工法对工具和机械的要求太高的缺点,提出采用普通圆弧金刚石砂轮加工的平行磨削法。对于新方法加工中存在的加工误差问题,提出在非轴对称非球面加工中使用带倾角圆弧修整器及对主轴半径和副轴半径误差采用离线补偿的加工技术。通过理论分析和试验表明此方法可达到提高非轴对称非球面的加工精度的效果。     

模具曲面包络磨削的圆弧砂轮寿命研究

针对模具模芯成型曲面,圆弧包络磨削法是一种通用且有效的方法,其原理是采用圆弧截面砂轮,通过数控进行轨迹包络,使圆弧砂轮的截面廓形复刻到工件表面。圆弧砂轮的廓形精度及寿命对工件的加工质量和加工效率起着决定性作用,如何判断圆弧砂轮的寿命并及时进行修整是曲面磨削必须要解决的问题。文章通过对曲面磨削力的研究,结合磨削总量与磨削力比、工件表面粗糙度和砂轮磨损的关系,提出采用磨削合力及磨削力比来监控圆弧砂轮寿命及曲面磨削状态的方法。     

杯形CBN砂轮端面磨削的自锐过程分析及磨削效果改善

以曲线沟槽的磨削加工为目的 ,本文对金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮端面磨削沟槽底面时的砂轮自锐 (Self- dressing)过程进行了研究。金属结合剂杯形小直径 CBN砂轮的自锐行为表现为磨粒磨损后的破碎产生新切削刃 ,磨钝磨粒的脱落和砂轮结合剂被磨屑去除产生新磨粒 ,保持了砂轮工作面上磨粒密度的相对稳定 ,维持了砂轮的锋锐性。通过提高砂轮硬度以期减缓磨粒脱落 ,增加单个磨粒的服务期限 ,试验结果表明已加工表面粗糙度 Rz小于 3.5 μm,砂轮磨损减小了 40 % ,磨削过程稳定 ,取得了良好的磨削效果     

基于砂轮磨损参数的立铣刀后刀面磨削轨迹补偿算法

整体立铣刀后刀面通常采用数控工具磨床按照理想砂轮形状的运动轨迹进行磨削加工,然而在实际磨削过程中,砂轮参与磨削的区域(主要是砂轮边缘轮廓)会逐渐磨损,从而导致后刀面几何精度下降甚至轮廓错误。针对该问题,本文提出了基于砂轮磨损参数的整体立铣刀后刀面磨削轨迹补偿算法。首先,针对立铣刀后刀面磨削工艺,定义了磨削坐标系,推导了砂轮在磨削工艺参数下的姿态计算模型;其次,建立了针对砂轮轮廓磨损的结构参数定义;最后,基于上述模型和参数定义,推导了砂轮磨损状态下的磨削轨迹补偿坐标计算方法,保证了后刀面结构的完整和准确。通过磨削仿真和实际加工试验,对磨损砂轮的补偿效果进行对比测试。结果表明,所提出的砂轮轨迹补偿算法可以有效减少砂轮磨损对后刀面磨削加工的影响,对减少砂轮修整次数和提高磨削质量稳定性有重要意义。     

圆弧金刚石砂轮的修形及修锐技术研究

针对圆弧金刚石砂轮加工非轴对称非球面的平行磨削法中砂轮的修形精度要求较高，通常使用的水平圆弧杯状砂轮修整器很难保证加工精度的问题，提出带倾角圆弧修整器的设计方法。通过对修整器接触弧长的计算，修形延后率设计和修形补偿方法的研究及实验表明：新型圆弧修整器可满足高精度非轴对称非球面加工的要求。     

新型小直径端面CBN砂轮开发及其磨削性能研究

基于电镀小直径端面CBN砂轮磨削沟槽的试验结果,为减小沟槽底面与侧面过渡圆弧半径,开发了一种新型小直径端面CBN砂轮,在试验研究其磨削性能的基础上提出了改善措施,取得了良好的磨削效果。新型端面CBN砂轮加工沟槽的过渡圆弧半径达到0.2mm以下,比电镀CBN砂轮减小60%以上。新型端面CBN砂轮磨削过程中,由于有效CBN磨粒发生的后面磨损及其破碎,使磨粒切削刃凸出高度降低,而砂轮表面所有CBN磨粒均先后依次成为有效磨粒,因此提高单个CBN磨粒的耐磨性和韧性,减小破碎,是提高新型CBN砂轮寿命的有效措施。选用多晶强韧的CBN磨粒(通用电器GE550型产品)使砂轮寿命提高到了原来的6.75倍。     

圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价

针对非球面光学元件加工对圆弧金刚石砂轮形状误差测量的需求,提出了砂轮三维几何形貌在位检测与误差评价方法。建立了砂轮外圆面螺旋扫描轨迹测量数学模型,利用位移传感器获取了砂轮表面轮廓数据;对得到的数据匀滑滤波后沿圆周展开并进行插值处理,得到砂轮三维几何形貌。然后,根据非球面平行磨削加工特点,提出评价圆弧砂轮形状精度的指标。通过提取三维几何形貌轴截面轮廓,进行最小二乘圆弧拟合得到不同相位处的圆弧半径与圆心坐标,并由误差分离获得砂轮表面圆弧的圆度误差、圆周跳动误差及轮廓圆心轴向偏差。最后,对非球面加工圆弧金刚石砂轮进行检测,获得了砂轮的三维几何形貌以及多个关键尺寸及其误差数据:即圆弧金刚石砂轮的平均圆弧半径为55.442 3mm,半径波动极差为0.16mm,中央±8mm环带内圆弧的圆度误差约为5μm,圆周跳动误差约为2μm,截面轮廓圆心轴向位置相对偏差为0.008mm。根据检测结果,进行了大口径复杂非球面磨削实验,得到的元件面形P-V值为4.62μm,RMS值优于0.7μm,满足工程的实际需求。     

异形螺杆的铣磨复合加工原理

针对异形螺杆加工中存在的表面质量差问题,提出了一种基于无瞬心包络法的异形螺杆铣磨复合加工方法。在对无瞬心包络理论研究的基础上,首先,建立盘形铣刀与异形螺杆之间的包络运动关系,得到盘形铣刀包络铣削异形螺杆的刀触点计算方法;其次,从成形磨削的啮合原理出发,从成形砂轮与异形螺杆之间的空间啮合关系,求解空间接触曲线,并推导出成形砂轮磨削异形螺杆的砂轮廓形计算方法;最后,通过仿真切削加工验证了无瞬心包络铣削法的刀路轨迹和成形砂轮廓形计算的正确性。