[发明专利]一种自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及超硬工具的精密制造技术领域，具体涉及自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法，该超硬砂轮是一种应用于陶瓷，光学玻璃，硬质合金，模具钢等超硬材料零部件曲表面的数控磨削加工技术的工具。

背景技术

目前，自由曲面的磨削主要是由单点超硬或者多轴砂轮片进行加工，使用这两种方法进行磨削加工时，不仅加工效率低，而且刀具磨损快。另外，圆弧环面砂轮和椭圆环面砂轮的修整方法已经提出，但是这两种砂轮的轮廓曲线均是轴对称曲线，且有具体的数学表达式，对于自由曲线轮廓，特别是非轴对称的曲线轮廓，目前还没有具体的研究过。对于非轴对称的曲面的加工，采用自由曲线环面砂轮，其轮廓可以智能自适应相似于加工曲面面型设计，增加砂轮环面的有效工作区域面积，从而降低砂轮磨损速率，提高超硬砂轮刀具寿命。还可以保证砂轮环面的工作区域是关于砂轮轴中心点对称的，从而可以提高砂轮磨削过程中的稳定性。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种自由曲线环面超硬砂轮对磨修整成型方法，包括步骤：

步骤1、在砂轮轴向截面上，建立YZ坐标系，通过离散点建模方式，用离散向量P_w(z_w,y_w)表示砂轮轮廓离散点云；

步骤2、根据离散向量P_w(z_w,y_w)，砂轮厚度B_w、油石厚度B_d得到表示磨石轮廓曲线离散点云的离散向量P_d(z_d,y_d)＝kP_w，其中比例系数k＝-B_d/B_w；

步骤3、求出自由曲线插补轨迹的离散点云的离散向量O_w(y,z)，从而得到整个修整路径的离散刀位点，其中：

步骤4、在数控磨床上控制砂轮沿离散刀位点O_w走自由曲线数控插补轨迹进行修整，得到超硬砂轮的砂轮环面工作面。

进一步地，步骤1中通过所述离散向量P_w(z_w,y_w)的密度△z作为超硬砂轮自由曲线轮廓的精度控制参数。

进一步地，所述离散向量P_w(z_w,y_w)的密度△z的取值范围为：0.05mm≤△z≤0.5mm。

进一步地，所述修整采用轴向进给方式，首先进行粗修整，选用磨石粒度为80～320目，切削深度a为50～200微米，进给速度v_f为300～1000毫米/分钟；当砂轮自由曲线轮廓成型时，采用精修整，选用磨石粒度为600～1500目，切削深度a为1～50微米，进给速度v_f为5～300毫米/分钟，修整中采用水或者水溶性切削液冷却。

进一步地，所述粗修整及精修整均包括步骤：

步骤41、超硬砂轮在磨石的一侧外的第一起始点处沿自由曲线插补轨迹行走路径从左到右行走至插补轨迹的顶点处，再沿着与顶点相切的半径为大于2毫米的第一圆弧提起；

步骤42、从磨石的另一侧外的第二起始点处开始，沿着自由曲线插补轨迹从右至左行走至插补轨迹顶点处，再沿着与顶点相切的另一方向半径大于2毫米的第二圆弧提起；

步骤43、超硬砂轮从磨石一侧的第一起始点处沿着整个自由曲线插补轨迹作无进给的零磨削行走至磨石另一侧的第二起始点处；

步骤44、砂轮垂直向下进给切削深度a，再重复步骤41～步骤43，直至将自由曲线环面砂轮修整成型。

进一步地，所述的超硬砂轮为平行砂轮，直径为大于50毫米，轴向宽度为大于3毫米，主要由超硬磨料和结合剂为组成，超硬磨料粒度为46～3000目。

进一步地，所述的超硬磨料包括金刚石，立方氮化硼，所述的结合剂为青铜基或树脂基。

进一步地，所述磨石为碳化硅磨石，初始几何形状为长方体，轴向厚度为10～25毫米，主要由绿色碳化硅磨料组成，结合剂为陶瓷，粒度为46～1500目。