[发明专利]一种大深径比孔测量磨削一体化加工方法

权利要求书

1.一种大深径比孔测量磨削一体化加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括以下步骤：

S1、开启机床，安装工件和砂轮，确认机床工作状态及加工程序正常；

S2、控制机床Z轴工作台快速移动至Z向安全位坐标Z₁＝Z₀-180，其中，Z₀为砂轮右端面与工件左端面接触时，机床Z轴光栅坐标值，即Z₀为工件Z方向零点；

S3、控制机床X轴工作台快速移动至X向安全位坐标X₀，X₀为工件回转中心与磨杆轴线重合时，机床X轴光栅坐标值；

S4、孔径测量：控制机床X轴工作台和Z轴工作台移动，使用测针测量工件各截面处孔径，并记录对应孔径处测针球头在机床坐标系中的X向和Z向坐标，取所测孔径中最小值D_min，及其对应位置处测针球头在机床坐标系中的坐标(X₂,Z₂)；

S5、砂轮对刀：在工件孔径最小截面处，根据砂轮与测针球头之间的相对位置关系，利用声发射完成砂轮快速对刀，并记录此时砂轮在机床坐标系中的X向和Z向的坐标值(X₃,Z₃)，并控制机床X轴工作台和Z轴工作台快速移动至X向安全位X₀和Z向安全位Z₁；

S6、判断加工余量δ₀＝D₀+EI-D_min＞0.5mm是否成立，是，执行步骤S7，否，执行步骤S11，其中D₀为工件公称孔径，EI为孔径的下偏差；

S7、启动工件主轴电机通过三爪卡盘带动工件旋转至工作转速，同时启动砂轮主轴至工作转速，采用粗加工参数，以下所述Xs为磨杆安全使用时允许的最大弯曲变形量，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量为Xa_p0，2/3Xs＜Xa_p0≤Xs；

S8、控制机床X轴工作台进给切深a_p，20μm＜a_p≤30μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，20μm＜a_p≤30μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁，记录粗加工阶段磨削循环次数n₁，其中，L为工件内孔长度，0≤Δb₁≤1/2B，1/2B≤Δb₂≤B，B为砂轮宽度，100mm/min≤f_a≤200mm/min；

S9、判断是，执行步骤S10，否，执行步骤S8，其中N₁＝1、2、3…，具体取值根据粗加工阶段的磨杆预压量Xa_p0、切深a_p及加工余量δ₀确定；

S10、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₁；

S11、判断加工余量0.1mm＜δ₁＝D₀+EI-D₁≤0.5mm是否成立，是，执行步骤S12，否，执行步骤S8；

S12、采用半精加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，1/3Xs＜Xa_p0≤2/3Xs；

S13、控制机床X轴工作台进给切深a_p，10μm＜a_p≤20μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，10μm＜a_p≤20μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁，记录半精加工阶段磨削循环次数n₂；

S14、判断是执行步骤S15，否，执行步骤S13，其中N₂＝1、2、3…，具体取值根据半精加工阶段的磨杆预压量Xa_p0、切深a_p及加工余量δ₁确定；

S15、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₂；

S16、判断加工余量0.01mm＜δ₂＝D₀+EI-D₂≤0.1mm是否成立，是，执行步骤S17，否，执行步骤S13；

S17、采用精加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，1/4Xs＜Xa_p0≤1/3Xs；

S18、控制机床X轴工作台进给切深a_p，2μm＜a_p≤10μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，2μm＜a_p≤10μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁；

S19、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₃；

S20、判断加工余量δ₃＝D₀+EI-D₃≤0.01mm是否成立，是，执行步骤S21，否，执行步骤S18；

S21、采用最后阶段加工参数，控制机床X轴工作台施加磨杆预压量Xa_p0，0≤Xa_p0≤1/4Xs；

S22、控制机床X轴工作台进给切深a_p，0＜a_p≤2μm，Z轴工作台以往复速度f_a在Z向坐标Z₀+Δb₂，然后控制机床X轴工作台进给切深a_p，0＜a_p≤2μm，Z轴工作台以往复速度f_a运动至Z向坐标Z₀+L+Δb₁；

S23、使用测针测量工件各截面孔径，将测得最小孔径记作D₄；

S24、判断D₀+EI≤D₄≤D₀+ES是否成立，是，执行步骤S25，否，执行步骤S22；

S25、控制机床X轴工作台快速移动至X向安全位X₀，Z轴工作台快速移动至Z向安全位Z₁，完成磨削加工；

确定不同磨削加工阶段中砂轮达到磨损的磨削循环次数其中，N为最大整数，G为磨削比根据砂轮和被加工工件材料通过工艺试验确定，v_砂轮为砂轮磨损量，D＝D_min、D₁、D₂、D₃，a_p对应为个加工阶段的切深；在砂轮磨损后对其进行修整，并将砂轮修整量b补偿到机床X向进给坐标中。