不同类型CNC五轴工具磨床的运动参数转换原理

详细分析了CNC五轴立式砂轮平动工具磨床 (P型 )和砂轮摆动工具磨床 (B型 )的运动形式及其加工原理 ,并将之与传统机床进行了比较 ;从所要求的同一个几何参数刀具具有相同的几何本质出发 ,给出了P型和B型 2种类型CNC工具磨床的内在运动参数的转换关系。研究阐明了在刀具磨削成形的过程中 ,控制每个瞬时砂轮几何体和工件几何体在空间的相对位姿和相对运动趋势是精确成形的关键。     

金属结合剂砂轮精密成形磨削T15工具钢零件的实验研究

采用金属结合剂金刚石砂轮对T15工具钢进行成形磨削加工实验,获得了形面精度保持性好的成形磨削砂轮,并用其进行长时间磨削加工,得到了满足形面加工精度要求的加工试件.实验表明,采用电火花修形方法对金属结合剂砂轮进行精密修形,可获得满足成形磨削加工要求的砂轮轮廓;在成形磨削过程中,凹槽侧面磨损率始终最大,而砂轮回转面的磨损最为稳定.     

曲线回转面沟槽成形砂轮的修整装置设计

成形砂轮的修整是影响成形磨削工艺发展的难题之一.在含有两移动轴和一转动轴具有联动功能的数控砂轮修整器中,设计了成形砂轮的修整装置,不仅解决了二次曲线回转面成形砂轮的修整,而且提高了对磨钝砂轮重复修整的定位精度.     

平底锥面砂轮加工特种回转面刀具

本文研究了用平底锥面砂轮加工特种回转面刀具的成形原理,提出了计算数控工艺系统运动规律的精确方法。 国内外有关厂家在生产特种回转面刀具中,有的采用碟形的砂轮,只利用圆周磨削,砂轮容易磨损;有的虽采用平底锥面砂轮,但却用近似方法计算工艺系统运动,本文所阐述的是精确算法。     

高精度、大模数、大螺旋角渐开线螺旋齿轮的成形磨削

本文探讨了用盘状砂轮成形磨削渐卉线螺旋齿轮时,成形砂轮回转面与齿轮渐开螺旋面空间接触线的性质和变化规律;探讨了成形砂轮轴向截形正确廓线的性质和随砂轮直径变化而变化的规律。提出了用“近佳”当量齿数渐开线逼近成形砂轮截形正确廓线并提供了在不同情况下的计算公式。为了解决高精度、大模数、大螺旋角渐开线螺旋齿轮成形磨削齿形精度受砂轮直径影响的问题,提出了用补偿凸轮进行旋转补偿的原理。并根据上述的结论和原理设计了补偿式成形砂轮修整器。     

四点接触球轴承椭圆沟道截形的磨削计算

椭圆形沟道常采用成形砂轮进行磨削,前者的形状精度和特征参数受控于成形砂轮截面的形状精度和特征参数。文中分析了几种椭圆形砂轮型面修整方法的优缺点,从中推荐一种最佳修整方法,并就成形砂轮型面方程和修整器运动参数等进行了计算。附图2幅,参考文献3篇。     

螺杆压缩机转子成形砂轮刃形计算

针对给出任意转子型线时转子齿面加工的成形砂轮刃形设计,利用螺杆转子加工过程中转子和砂轮的相对位置关系,通过对转子型线坐标系的旋转变换,建立空间转子坐标系和成形砂轮坐标系之间的几何映射关系;基于啮合原理,建立转子齿面与成形砂轮的接触线方程,并给出解析和离散两种转子型线表达方式的刃形求解方法。在此基础上,根据转子砂轮之间的设计间隙,通过对接触线沿转子齿面法向进行偏置,获得了修整后的砂轮等距齿面刃形,避免了传统修整方法导致的法向齿间间隙不均等问题。加工结果表明,该方法能够满足螺杆转子的加工精度要求,是一种有效的螺杆转子齿面成形砂轮的刃形设计方法,并可推广应用于其他螺旋面成形砂轮或盘形铣刀的刃形设计。     

基于成形磨削的渐开线螺旋齿轮研究

以解析几何与齿轮啮合原理为理论基础,分析砂轮成形磨削渐开螺旋面工件时二者的相对位置关系,建立砂轮成形磨削数学模型,推导出砂轮回转面与工件螺旋面的接触条件及砂轮轴向截形方程,分析研究接触线与砂轮截形性质。结合实例,运用MATLAB计算出砂轮的轴向截形坐标,使用UG建立齿轮与砂轮三维装配模型。为验证砂轮截形数据的正确性,对螺旋齿轮进行磨削试验,试验表明对于成形磨削参数计算还需继续优化完善。     

特大凸圆弧面的磨削加工

要磨削鼓形盘状工件(半径不太大)的凸圆弧面,一般可采用在外圆磨床上用靠模修整砂轮形状后,对工件作成形磨削。然而对特大半径R的圆弧面磨削,用靠模的方法显然是不可能的。为此,这里介绍一种与普通将砂轮修整成圆柱形另有不同的方法:即将修整砂轮的金刚石笔尖的直线轨迹与砂轮轴心线倾斜成一个β角度,这样就能将砂轮修成呈特大曲率半径的双曲线回转面。用它作成形磨削后,工件就被加工出特大曲率的凸双曲线回转面了。这是一种简易而行之有效的工艺方案,它与圆弧之间的误差很小,其误差     

金华市纳百川机械有限公司

NBS3000CNC4数控拉刀刃磨床 这是一款专业刃磨φ350×3000mm圆拉刀前刃面,φ200×2000mm平拉刀和斜拉刀前刃面的四轴数控拉刀刃磨床。机床结构新颖,外型美观,功能完备,手动上下工件,自动刀具检测,全自动磨削。四轴数控回转轴使用进口蜗轮蜗杆,保证了回转角度精确和重复定位精度。砂轮修整器可根据拉刀沟型对刚玉砂轮进行数控两联动成形修整。     

核主泵用流体动压密封环复杂形面超精密磨削

提出采用回转台带动密封环回转和杯形砂轮端面切入磨削来加工核主泵用流体动压密封环复杂形面新方法,其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮俯仰角、砂轮侧偏角、砂轮与回转台中心距使磨削接触弧线是密封环波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制回转台转动和砂轮或回转台的同步跟随运动使磨削接触弧线一端点在波纹面外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度波纹面,在砂轮轴线与回转台轴线平行时磨削密封坝面。其实现策略是采用细粒度金刚石杯形砂轮做恒定切削深度微进给切入磨削。其优点是砂轮磨损对磨削精度没有影响,面形精度取决于回转台的回转运动和砂轮或回转台的同步跟随运动精度,能够实现核主泵用流体动压密封环复杂形面的高面形精度、低表面粗糙度加工。     

硅片自旋转磨削的运动几何学分析

介绍了硅片自旋转磨削的原理,通过引入节点、节圆概念建立了硅片自旋转磨削的运动学模型,通过分析砂轮与硅片之间的相对运动给出了硅片自旋转磨削的运动轨迹参数方程。在运动学的基础上推导了磨纹长度、磨纹数量以及磨削稳定周期公式。分析了磨纹间距、磨纹密度与磨削表面质量的关系。给出了选定磨削条件下的计算实例。研究结果为提高硅片加工质量及合理选择磨削工艺参数提供了理论依据。     

A manufacturing model of helical groove on rotary burr and a universal post processing method

A systematic machining theory and precision method to determine cutter location in a grinding system is presented for rotary burr. First, the helical cutting edge on various kinds of revolving surfaces is built. Then, based on the geometry model of the helical cutting edge, the smooth spiral rake surface with constant normal rake angle and flank surface can been formed during the one-pass grinding process by this method. No interference between the grinding wheel and workpiece happens by the wheel special rotation. The method has the characteristic of detaching the grinding wheel path solution from specified machining conditions. The grinding wheel path is suitable for different NC machine tools through post processing. Meanwhile, a mechanism kinematic model of the NC machine tool is built, and a generalized algorithm for post-processing of multi-axis NC machine tools is presented. This model is applied to arbitrary configuration of NC machine tool, and the motion value for each axis will be generated by the inputting structure and motion parameters of the machine tool. The model, together with the machining method mentioned in this paper, make the calculation and generation of the grinding wheel path simpler and universal. At last, the validity of the method given in the paper is identified by an example of grinding.     

基于无瞬心包络的微细铣刀螺旋槽刃磨分析*

螺旋沟槽属于复杂的空间螺旋面,砂轮与刀具的相对运动复杂,在微细立铣刀的制造过程中耗时最长、难度最大,精确、高效加工螺旋沟槽成为微细铣刀制造过程亟须解决的关键问题之一。基于无瞬心包络原理研究了微细铣刀螺旋沟槽的刃磨过程,提出一种微细螺旋铣刀轴向型线的计算模型,该模型避免了利用接触公法线求解时,因砂轮截形上的奇点和圆滑二次曲线导致无法求解的情况,计算过程与求解简单,适用于对砂轮廓形复杂时刃磨求解。在所建模型基础上分析了砂轮形状和加工参数对螺旋槽型形状的影响,以及砂轮摆角和前刀面宽度对径向前角的影响。通过刃磨验证了模型与分析的正确性,试验证明实际加工的微细铣刀沟槽截形与包络计算的沟槽型线几何形状参数吻合良好。     

工件旋转法磨削硅片的磨粒切削深度模型

半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相对运动,建立磨粒切削深度模型,得到磨粒切削深度与砂轮直径和齿宽、加工参数以及工件表面作用位置间的数学关系。根据推导的磨粒切削深度公式,进一步研究工件旋转法磨削硅片时产生的亚表面损伤沿工件半径方向的变化趋势以及加工条件对磨削硅片亚表面损伤的影响规律,并进行试验验证。结果表明,工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片半径方向从边缘到中心逐渐减小,随着砂轮磨粒粒径、砂轮进给速度、工件转速的增大和砂轮转速的减小,加工硅片的亚表面损伤也随之变大,试验结果与模型分析结果一致。     

核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削

提出采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理来加工核主泵用流体静压密封环圆锥面新方法,对密封环圆锥面的径向轮廓误差随砂轮半径、回转台与砂轮中心距,砂轮俯仰角、砂轮侧偏角的变化规律进行深入分析,发现选择适当的机床结构参数,采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理加工核主泵用流体静压密封环圆锥面时,由磨削原理引入的径向轮廓误差极小,为纳米量级。根据最小径向轮廓误差和最小磨削接触弧长原则确定了核主泵用流体静压密封环圆锥面的超精密磨削实现策略。在工件旋转杯形砂轮切入磨削机床上实现了核主泵用碳化硅密封环圆锥面的高精度、低表面粗糙度磨削,测得周向跳动、径向轮廓误差和表面粗糙度Ra分别为0.16 m、0.15 m和3 nm。     

曲轴随动磨削砂轮架运动学分析

曲轴随动磨削是一种新型曲轴精加工方法,其中砂轮架运动精度对曲轴的加工精度有很大的影响.为了获取砂轮架的运动规律,首先计算了砂轮架运动的位移及速度函数,然后在AD-AMS中对曲轴随动磨削过程进行了仿真,将得到的砂轮架运动的各项参数曲线和MATLAB中的理论曲线进行对比,验证了砂轮架运动函数的正确性,确定了砂轮架运动的理论位移及速度函数,为实现对砂轮架运动的精确控制奠定了基础.     

Grinding of highly accurate hourglass worm gears — trial manufacture of the worm grinding device

Highly accurate worm gears can be effectively used as an angle standard. Wildhaber worm gearing is a kind of hourglass worm gearing, which owing to its geometrical simplicity, can have its worm and worm wheel easily finished and accurately measured. This study describes a precision grinding method of the Wildhaber worm. A hobbing machine can cut hourglass worms, but cannot give them higher accuracy than the master worm gears. To overcome this limitation, a special grinding device has been made. The main features of this grinding device are as follows: the linear motion of the ball screw gives a very accurate circular feed to the grinding spindle, and the device has no mechanical connection between that circular feed and the rotation of the workpiece. In the first place, the working accuracy of the device was measured. The rotational accuracy of the rotary table relative to the worm was 1 second of arc. The accuracy of the ground worm using this device was 1.2 second of arc.     

麻花钻复杂螺旋槽面分段成形磨削的砂轮廓形计算

针对高性能新型麻花钻螺旋面端截形复杂和不可能实现一次性磨削螺旋槽的技术难题,根据圆柱螺旋面成形的基本原理,对工件螺旋面和成形砂轮回转面的接触线及螺旋面端截形进行详细分析,提出了对麻花钻螺旋面端截形进行分段对应优化求砂轮廓形并多次磨削螺旋槽的方法,通过仿真验证了该技术的正确性。     

Modeling and simulation of grinding surface topography considering wheel vibration

Grinding is an important means of realizing precision and ultra-precision machining. Vibration caused by an unbalanced grinding wheel in grinding process has a significant impact on the quality of workpiece surface. However, the effect of wheel surface topography and/or the relative vibration between grinding wheel and workpiece are not considered in most researches. Taking the relative vibration between grinding wheel and workpiece into account, alongside the abrasive grain trajectory equation, a new analysis and simulation model for surface topography of the grinding process is established. The model for the topography of the grinding wheel surface is first studied, and subsequently, a new simulation model for surface topography of the grinding process is proposed. Case studies are performed at the end, and the influence of grinding wheel vibration amplitude, wheel grit number, as well as grinding parameters on the surface waviness and roughness is discussed. The simulation results could be used to optimize the actual grinding process to improve the ground surface quality or predict the surface topography by given grinding parameters.