[发明专利]一种复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置及其改造方法

说明书

本发明属于机械加工领域，涉及一种复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置及其改造方法，针对目前复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件加工未有合适磨削专用设备，线型尺寸难控制，加工精度和加工效率低的问题所提出的，该装置包括：车床卡盘、车床导轨、刀架基座、高速电机、专用磨具和专用工装，车床卡盘轴线与车床导轨平行，刀架基座滑动设置在车床导轨上，高速电机通过支撑架固定在刀架基座上，且高速电机的输出轴线与车床卡盘的轴线在同一高度，专用磨具与高速电机的输出轴固定连接，专用工装被夹持在车床卡盘上，待加工回转体零件通过专用工装固定在车床卡盘上。本发明对现有普通数控车床进行改造，提高了磨削速度，保证了加工精度。

技术领域：

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置及其改造方法。

背景技术：

陶瓷材料由于耐高温、耐磨损，且高温力学性能稳定，在航空航天领域具有广泛的应用潜能，尤其应用在各种飞行器前端部位零件制造，集防热、透波、承载、抗冲击等高性能要求为一体。其形状一般为回转体类，且拟合曲线形状非常复杂，为多阶次样条曲线，且壁厚较小。而陶瓷材料为典型硬脆材料，只能采用磨削加工。目前对于陶瓷材料回转体零件磨削多采用内外圆磨削数控磨床，由于陶瓷材料硬度高，磨削过程中磨具磨损严重，加工效率低；且由于缺少专用设备，磨削加工精度低，所磨削出的线型精度与设计要求相差较大。

经过现有技术的文献检索发现，目前对于复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置及方法还未有相关文献介绍，多集中于基于数控磨床的磨削工艺研究。例如：文献《复杂回转体工件数控磨削加工建模》建立了精密数控磨床加工复杂回转体零件的数学模型，得到了高精度数控加工模型。但是该文献未介绍磨削装置相关内容，且提出了由于砂轮宽度问题，采用现有磨床设备加工回转体零件仍存在较大加工误差；而文献《天线罩内廓形数字化测量与数控磨削系统研究》和《天线罩数控专用磨床关键控制技术的研究》设计了一种陶瓷材料回转体类零件专用磨削设备，但其机械系统和控制系统都较为复杂，且价格昂贵，不利于开展工程化应用。专利《缓进给端面磨削外廓形线为凸函数回转件的加工方法》中提出了缓进给端面磨削回转件的加工方法，但是其研究内容未有相关磨削装置介绍，如何实现陶瓷材料回转体零件高效加工并未提出相关的方法。

发明内容：

本发明为克服上述缺陷，提供了一种复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置及其改造方法，该装置基于普通数控车床进行内外圆磨削功能改造，设计了专用磨削装置，并通过合理设计装夹工装、磨具以及数控程序，提供陶瓷材料复杂回转体零件高效精密控制工艺方法，从而实现复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削尺寸精度及形状精度的提升，以满足工作要求。

本发明采用的技术方案在于：一种复杂曲线拟合的陶瓷材料回转体零件磨削加工装置，包括：车床卡盘、车床导轨和刀架基座，所述车床卡盘轴线与车床导轨平行，刀架基座滑动设置在车床导轨上，还包括高速电机、专用磨具和专用工装，所述高速电机通过支撑架固定在刀架基座上，且高速电机的输出轴线与车床卡盘的轴线在同一高度，所述专用磨具与高速电机的输出轴固定连接，所述专用工装被夹持在车床卡盘上，待加工回转体零件通过专用工装固定在车床卡盘上。

优选地，所述专用工装包括外夹持部和内支撑部，所述内支撑部为凸台形，且凸台形的凸起部外壁线型与待加工回转体零件的内腔线型相匹配，所述外夹持部为环形，且环形的内壁线型与待加工回转体零件的外壁线型相匹配，所述外夹持部与内支撑部的凸起部通过内外部共同作用将待加工回转体零件实现夹持固定。

优选地，所述专用磨具包括基体和烧结砂面，所述烧结砂面焊接在基体的外缘处，且烧结砂面的端面为圆弧结构，圆弧的直径根据待加工回转体零件表面的曲率来确定。

一种陶瓷材料回转体零件磨削加工装置的改造方法，包括以下步骤：

步骤一：将数控车床的回转刀架从刀架基座上拆下；

步骤二：根据转速和扭矩，选择高速电机的型号；