刀剪三轴端面磨削控制及误差补偿方法研究

为实现复杂、异形刀剪的端面磨削,提出一种空间端面磨削三轴联动控制方法。根据端面磨削的工艺特点与卧式端面磨床的结构特点,建立砂轮径向进给量、轴向进给量、旋转角度等加工参数与工件顶面磨削量、底面磨削量、磨削宽度等工艺参数间的函数关系,并结合端面的投影规律,实现一个旋转轴与两个平动轴的三轴联动控制。建立砂轮轴向进给误差与砂轮直径、刃线轮廓以及旋转角度间的函数关系,并提出误差补偿方法。试验结果表明,所提运动控制与误差补偿方法能够实现复杂、异形刀剪的端面磨削。     

核主泵用斜波纹面型密封环超精密磨削方法

提出基于三轴联动杯形砂轮线接触磨削原理的核主泵用斜波纹面型密封环加工方法,它采用一个工件轴、一个摆动轴、一个直线轴、一个砂轮轴和一个宽度较窄的杯形砂轮.其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮倾斜角度和砂轮轴线与摆动轴线交点到密封坝面中心距离使磨削接触弧线是斜波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制工件轴、摆动轴和直线轴的运动使磨削接触弧线两端点分别在斜波纹面内外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度斜波纹面,在砂轮轴与工件轴平行时磨削密封坝面.其优点是砂轮端面形状不变化,不存在砂轮修形和形状测量难题,砂轮端面磨损对斜波纹面面形精度的影响可以忽略,能够实现核主泵用斜波纹面型密封环的高面形精度、低表面粗糙度加工.     

基于KT-M450型数控磨床的刀剪磨削工艺

目前刀剪磨削的加工方法,因设备自动化程度低及磨削加工工艺不够完善,造成刀剪几何角度、表面粗糙度等精度难以控制,是制约刀剪产品质量不高的主因。文中基于KT-M 450型数控磨床提出一种数控化精度高、操作性好的刀剪磨削工艺。根据刀剪端面磨削的工艺特点,揭示各工艺参数之间的函数关系,实现A轴与其它进给轴之间的联动,开发相应的加工程序,最后设计了磨削工艺实现的夹具装置。生产实践验证,该方法可靠保证了刀剪磨削面的技术要求,有效降低了试磨调机时间,提高了生产效率。     

加工螺旋面的成形盘铣刀刃磨原理及应用

针对可重磨成形盘铣刀刃形曲面复杂,在普通三轴联动数控机床上存在着难以加工的问题。依据空间坐标变换,得到砂轮磨削成形盘铣刀复杂空间刃形的数学模型,提出了一种在普通三轴联动数控机床上磨削自由曲线的刀具路径生成方法,先将刀盘复杂刃形曲线法矢投影与磨削位置砂轮接触点所在平面法矢投影匹配,再将刀盘上的刃形坐标点与砂轮上的接触点高阶匹配,求解得到砂轮运动轨迹点坐标。砂轮沿着该轨迹点运动包络出的刃形原理误差小于0.6μm,满足磨削加工要求。磨削和铣削结果表明,所采用加工方法在普通三轴联动数控机床上可满足盘铣刀任意复杂刃形的磨削。     

对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具

提出一种新的磨削加工工艺,即采用CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具,利用球面的自适应性,以减少所需CNC磨床联动轴数,并实现球头铣刀不同形状刀体接合处前刀面的光滑过渡。同时,新工艺为新型的复杂曲面CNC磨削工艺系统的开发提供理论参考。在以AutoCAD2006为基础构建的磨削仿真加工平台上,以典型的圆锥球头立铣刀前刀面的磨削加工为例,验证了该方法在减少机床联动轴数以及实现前刀面光滑过渡问题中的可行性和有效性。     

CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具

提出一种新的磨削加工工艺,即采用CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具,利用球面的自适应性,以减少所需CNC磨床联动轴数,并实现球头铣刀不同形状刀体接合处前刀面的光滑过渡。同时,新工艺为新型的复杂曲面CNC磨削工艺系统的开发提供理论参考。在以AutoCAD2006为基础构建的磨削仿真加工平台上,以典型的圆锥球头立铣刀前刀面的磨削加工为例,验证了该方法在减少机床联动轴数以及实现前刀面光滑过渡问题中的可行性和有效性。     

滾珠螺母內滾道成型磨削及砂轮截形计算

滚珠丝杠螺母的螺纹滚道是一种空间螺旋曲面。滚道的精加工多采用成型磨削法,加工时需将刀杆上的砂轮在工件内孔一侧磨削。由于工件和砂轮结构的限制,砂轮安装角一般与滚道螺旋升角不一致,即安装角小于滚道螺旋角。为了较精确地磨削出滚道形状,需要根据磨削原理对砂轮进行精确计算。砂轮的形状决定于滚道形状、砂轮安装角度及砂轮直径的最大值。内滚道磨削时,砂轮和滚道的位置关系见图1。本文主要从分析滚珠螺母内滚道的形成原理出发,根据成型磨削的实际过程给出成型砂轮的计算方法,并以实例说明计算方法的运用。     

数控端面外圆磨床成形砂轮的修整方法

介绍一种不带斜轴功能数控系统的数控端面外圆磨床,运用宏程序对X轴(砂轮架)倾斜角度的三角函数计算与插补控制,实现对其成形砂轮进行修整的方法。为了更好地加工轴类零件的端面,且保证能安全地磨削加工砂轮,数控端面外圆磨床的砂轮架与工作台的角度应为60°,使砂轮斜切入磨削加工。在成形砂轮修整时,由于X轴与Z轴并非垂直,而是成60°,因此,需再对修整程序进行三角函数的计算和程序插补控制,使Z轴跟随X轴自动插补,将砂轮修整出理想的轮廓状态。     

硬质合金立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度模型研究

基于立铣刀螺旋槽的加工原理,根据安装参数确定砂轮磨削螺旋槽的磨削接触区;分析螺旋槽磨削接触区内砂轮与工件的等效直径和有效速度,发现立铣刀螺旋槽磨削既有外圆磨削的特点也有内圆磨削的特征。考虑硬质合金工件材料塑性隆起和砂轮速度与工件速度之间夹角对表面粗糙度的影响,建立立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度计算模型,分析砂轮直径、砂轮速度和工件进给速度对磨削表面粗糙度的影响。在五轴联动数控工具磨床上使用金刚石平行砂轮进行螺旋槽磨削试验。使用超景深显微镜对立铣刀螺旋槽磨削表面形貌进行分析,使用白光干涉仪测量螺旋槽磨削表面粗糙度大小。试验结果验证了硬质合金立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度计算模型的正确性。该模型为其他整体式刀具螺旋槽磨削表面粗糙度的计算提供了理论参考。     

数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题 ,进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究。根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点 ,在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上 ,介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法 ,建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型 ,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统 ,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明 ,数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

平头立铣刀端齿平面型后刀面的磨削轨迹算法

端齿后刀面是影响立铣刀铣削性能和加工质量的关键因素.基于具有齿过和齿偏中心结构特征的小尺寸平头立铣刀端齿刃线,提出了用于端齿平面型后刀面的磨削轨迹算法.该算法以砂轮端面为磨削面,可在保证磨削质量的同时,通过调整砂轮摆角和抬角等工艺参数,实现砂轮磨削姿态定义的灵活性,从而避免干涉.结合五轴机床运动原理,通过VC++编程求...     

M76100卧轴双端面磨床

Ｍ７６１００卧轴双端面磨床本机床适用于大中型轴承内、外套圈的两平行端面磨削加工。副磨头主电机调换后，适用于轴承套圈两端面不等面积的等量磨削加工。机床采用贯穿式送料连续磨削工艺方法，生产效率高，性能稳定。磨头进退、进给和砂轮自动修整均由电气、液压控制。...     

球刃铣刀六轴数控磨削的控制模型

基于自主研制的嵌入式六轴数控工具磨削系统,提出了磨削铣刀球刃的六轴联动数控模型.通过分析磨削点的六坐标之间的位置关系,设计出球刃前刀面磨削的椭圆形轨迹.回转磨削砂轮使其有效磨削截面投影成椭圆形廓,控制六轴联动包络出工件上的椭圆轨迹.提出并证明了椭圆在不同方向上投影时相对应的象限内离心角关系定理,并据之进一步推导出砂轮与球刃工件之间的六轴运动坐标之间的相对位置关系的控制模型.实际磨削测试表明,该模型能有效地实现球刃铣刀的精密磨削加工控制.     

数控展成是电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮片型面的精加工难题，进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究，根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点，在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上，介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法，建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型，开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统，对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明，数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

双端面磨床及其应用

许多技术手册中述及平面磨削工艺时,都介绍使用卧轴矩台、卧轴圆台、立轴矩台和立轴圆台等类型的平面磨床,几乎没有介绍使用双端面磨床磨削平面的工艺。本文主要叙述双端面磨床及其应用。磨削工件的两个平行端面时,一般是先把一个端面磨平,再磨另一端面。而在双端面磨床上被磨工件则进入相对的两个砂轮之间同时磨削两个端面,因此与平面磨床相比,生产效率高,加工精度高,生产成本低。其特点是:     

MKS1620数控高速端面外圆磨床

本机床为二轴联动的数控高速端面外圆磨床，适用于磨削圆柱形和圆锥形的外圆，尤其适合磨削圆柱形带台阶的阶梯轴零件，如变速箱中的齿轮轴、凸轮轴、曲轴等。选用合适的砂轮和一定的磨削工艺，机床的加工精度和粗糙度可稳定地达到有关外圆磨床的精度标准。     

F-Theta自由曲面透镜的精密与镜面磨削

针对光学玻璃的F-Theta自由曲面透镜加工困难等问题,提出将金刚石砂轮的椭圆环面代替圆环面,进行F-Theta自由曲面磨削加工,研究形状误差的补偿磨削方法和光学玻璃的镜面磨削工艺。根据F-Theta透镜的自由曲面建立砂轮与工件相切的刀具轨迹法向算法。采用#46粗金刚石砂轮修整成椭圆环面,提出自由曲面磨削的法向误差补偿加工模式。最后,采用#3000超细金刚石砂轮的椭圆环面进行轴向磨削试验。试验结果表明:传统的垂直误差补偿磨削可减小面形误差45.9%及其PV值11.6%;而新提出的法向误差补偿磨削可减小面形误差47.9%及其PV值41.5%。此外,超细砂轮磨削可使得自由曲面的粗糙度达到28 nm,其镜面磨削工艺有别于较粗砂轮磨削工艺。因此,椭圆环面砂轮的法向补偿磨削是提高自由曲面加工精度的有效方法,而且,无需研磨抛光就可以实现光学玻璃的自由曲面镜面磨削。     

ZC1蜗杆凹形齿的砂轮成形磨削工艺探讨

螺旋凹齿面ZC1蜗杆的磨削加工是实现其精加工的关键工艺,在磨削过程中有多种因素决定着蜗杆磨削加工的质量。基于ZC1高效传动蜗杆成形机理,结合蜗杆的实际生产及蜗杆基本参数,对成形磨削工艺中砂轮的特性和选择、磨齿余量的形式和选择、成形磨削切削用量的选择、磨削液的选用和浇注方式及磨齿灼伤的预防措施等方面进行分析探讨,获得一种ZC1蜗杆精密加工的磨削工艺方案,为实现蜗杆成形磨齿工艺的高效、高质量提供理论依据。     

大型核电叶片的螺旋磨削刀具轨迹生成

为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。