[发明专利]一种磨床主轴中心高误差校正方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体是一种磨床主轴中心高误差校正方法。

背景技术

在精密加工与超精密加工领域，磨削加工常常作为工艺流程中的最终加工工序使机械零件达到设计要求。零件的表面尺寸和几何精度可以直接影响产品的使用质量及寿命。在加工曲轴连杆颈等偏心零件时切点跟踪磨削法具有加工柔性高，效率高等诸多突出优点。但其加工精度依赖于精确的几何模型，机床的几何误差会大大影响曲轴圆度。在随动磨削中如果机床的几何参数有偏差，将直接影响连杆颈的圆度。而在加工过程中，一些几何参数的变动和偏差是不可避免的，并且很难甚至无法在加工时进行精确的在线测量。特别是磨床主轴中心（即砂轮中心架中心）与机床回转中心（即磨床转台中心）存在的高低偏差在安装时很难完全消除，随着环境或者磨削过程温度变化也会导致中心高度产生偏差。主轴中心高误差不仅可以引起磨削零件的尺寸误差，还会引起较大的圆度误差，必须在加工过程中进行数控补偿。在实际机床调试中往往依靠丰富的经验对误差进行试凑数值的方法对其进行补偿，存在着较大的盲目性。而如要采用专用激光检测设备对现场磨削高度误差进行检测不仅安装复杂，而且必然大大增加设备成本，降低效率同时其数据处理不便。在针对随动磨削机床主轴中心高度误差校正方面，目前还没有一种方案科学合理、简单易行的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种科学合理、误差辨识精度高、校正效果良好的磨床主轴中心高误差校正方法，该方法简化了设备及数据处理，可提高磨削精度和生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磨床主轴中心高误差校正方法，其特征在于：根据磨削工件参数，设置一系列的中心高误差，可得对应的圆度系列数值参照系，当误差系列足够细密的时候，根据微元法原理和理论计算，可以得到中心高误差值与圆度误差之间有良好的线性关系；在数控系统中假定没有主轴中心高度及其它几何误差，（即将参数都设为理想状态而不进行数控补偿），对试样进行磨削，并测量试样（如曲轴连杆颈）圆度，可以得到试样轮廓圆度值及其对应的相位值；当主轴中心比转台回转中心偏低时，圆度误差峰峰值（即连杆颈椭圆轮廓的长轴）所在相位即负误差敏感方向为相位0度和180度的连线，而主轴中心偏高引起的正误差敏感方向则为相位90度和270度连线。将测量所得圆度误差值对照工件圆度系列参照系，根据其线性关系求出该圆度误差对应的磨床主轴中心高误差值，再在数控系统中，对该中心高误差进行数控补偿，最终补偿掉主轴中心高引起的圆度误差。

本发明由于先根据磨削工件参数，设置一系列的中心高误差，通过计算得到对应的圆度系列数值标准系，通过磨削试样，检测试样的圆度，再根据后续磨削加工中得到的试样圆度值折算成中心高误差，从而用间接的方法实现磨床主轴高度误差精确辨识并校正的方法，简化了设备及数据处理，提高磨削精度和生产效率。

本发明方案合理、测量方法误差辨识精度高，校正效果良好，适用于多种需要对磨床主轴中心高进行校正的领域。

附图说明

图1为本发明主轴中心高误差引起的工件圆度误差示意图。

图2为不同中心高误差下连杆颈圆度误差的大小及相位分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，1为磨床转台，O₁为磨床回转中心，2为磨削中的曲轴连杆颈，3为砂轮，O₂为砂轮中心。当O₁与O₂存在高度差Δh（即主轴中心高误差）时，将引起磨削的连杆颈圆度误差，其轮廓类似于椭圆，而其圆度误差的峰值与Δh直接相关。结合图2，Δh为正时圆度误差峰值在相位90度和270度连线，而为负时，圆度峰峰值在相位0度和180度连线。

本发明一种磨床主轴中心高校正方法，具体步骤如下：

A、确定一定中心高误差的对应圆度系列数值参照系

根据要磨削的工件参数，包括曲轴连杆颈偏心距、砂轮半径以及连杆颈的磨削目标值，设置一系列的中心高误差，通过计算可以得到对应的圆度系列数值参照系，如图1所示，在一定范围内即当参照点足够密时，根据微元法原理和理论计算，圆度偏差值与引起其偏差的主轴高度误差成线性关系，且其圆度峰峰值相位与主轴高度误差关系明确，主轴比回转中心高即误差为正时，连杆颈圆度误差峰峰值相位为90度和270度，误差为负时相位为0度和180度；

B、试样磨削及圆度测量