[发明专利]大深径比阶梯孔磨削加工方法

摘要

一种大深径比阶梯孔磨削加工方法，具有如下步骤：S1、测量被加工段内孔不同截面处的孔径；S2、计算加工余量及当前内孔形状精度；S3、判断内孔形状；S4、确定磨削加工参数，调整孔口和孔底换向时的停刀时间；S5、根据S4中确定的加工参数进行内孔往复磨削加工；S6、测量精密高效磨削后被加工段内孔不同截面处的孔径，计算加工余量及内孔形状精度；S7、判断不等式EI‑ES≤δ1≤0和0≤δ2≤ES‑EI是否成立，是，执行步骤S8，否，执行步骤S3；S8、完成加工。本发明通过控制加工中的工艺参数，从磨削原理上解决了大深径比阶梯孔加工过程中内孔形状精度难以保证的问题，进一步实现该类大深径比阶梯孔零件精密高效自动化加工，保障了加工质量的一致性。

主权项

1.大深径比阶梯孔磨削加工方法，其特征在于，所述的加工控制方法包括以下步骤：S1、测量被加工段内孔不同截面处的孔径：将加工孔段划分为n个等距截面，控制机床的X轴工作台和Z轴工作台进给，并测出各截面处的孔径D_i，从孔口至孔底处i＝1,2,…,n，将测量结果D_i依次写入数控系统R变量进行存储，对应R参数为R_i(其中i＝1,2,…,n)；S2、计算加工余量及当前内孔形状精度：根据内孔圆柱度加工要求，通过基本尺寸D₀和公差E(ES，EI)要求，确定理论孔径上极限尺寸D_max＝D₀+ES，和下极限尺寸D_min＝D₀+EI，计算最小加工余量δ₁＝D_min‑max(D_i)，最大加工余量δ₂＝D_max‑min(D_i)，内孔形状精度Δ₁＝max(D_i)‑min(D_i),其中max(D_i)为最大测量孔径，min(D_i)为最小测量孔径；S3、判断内孔形状：根据测量结果R_i(其中i＝1,2,…,n)，对比R₁、R₂、…、R_n的大小，确定内孔形状：如果内孔形状为中间孔径大，两端孔径小，即满足：R₁＜…＜R_i‑1＜R_i＞R_i+1＞…＞R_n，则定为“腰鼓形”；如果内孔形状为中间孔径小，两端孔径大，即满足：R₁＞…＞R_i‑1＞R_i＜R_i+1＜…＜R_n，则定为“马鞍形”；如果内孔形状为右端孔径小，左端孔径大，即满足：R₁＜…＜R_i‑1＜R_i＜R_i+1＜…＜R_n，则定为“右锥形”；如果内孔形状为左端孔径小，右端孔径大，即满足：R₁＞…＞R_i‑1＞R_i＞R_i+1＞…＞R_n，则定为“左锥形”；S4、确定磨削加工参数，以下所述Xs为磨杆安全使用时允许的最大预弯曲变形量：当δ₁＞0.5mm，则采用粗加工参数，即磨杆预压量：切削深度20μm＜a_p≤50μm，砂轮往复磨削速度120mm/min≤F≤300mm/min；同时，若Δ₁＜E，孔底和孔口换向时设置停刀时间1s≤t₁、t₂≤5s；若Δ₁≥E，如果内孔呈“腰鼓形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间5s≤t₁、t₂≤12s；如果内孔呈“马鞍形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间t₁＝t₂＝0s；如果内孔呈“右锥形”，则孔底设置停刀时间t₁＝0s，孔口换向时设置停刀时间5s≤t₂≤15s；如果内孔呈“左锥形”，则孔底设置停刀时间5s≤t₁≤15s，孔口换向时设置停刀时间t₂＝0s；当0.2mm＜δ₁≤0.5mm，则采用半精加工参数，即磨杆预压量：切削深度10μm＜a_p≤20μm，砂轮往复磨削速度180mm/min≤F≤300mm/min；同时，若Δ₁＜E时，孔底和孔口换向时设置停刀时间1s≤t₁、t₂≤5s；若Δ₁≥E时，如果内孔呈“腰鼓形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间5s≤t₁、t₂≤12s；如果内孔呈“马鞍形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间t₁＝t₂＝0s；如果内孔呈“右锥形”，则孔底停刀时间t₁＝0s，孔口换向时设置停刀时间5s≤t₂≤15s；如果内孔呈“左锥形”，则孔底设置停刀时间5s≤t₁≤15s，孔口换向时设置停刀时间t₂＝0s；当0＜δ₁≤0.2mm，则采用精加工参数，即磨杆预压量：切削深度1μm＜a_p≤10μm，砂轮往复磨削速度180mm/min≤F≤300mm/min；同时，若Δ₁＜E时，孔底和孔口换向时设置停刀时间1s≤t₁、t₂≤5s；若Δ₁≥E时，如果内孔呈“腰鼓形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间3s≤t₁≤10s，3s≤t₂≤10s；如果内孔呈“马鞍形”，则孔底和孔口换向时设置停刀时间t₁＝t₂＝0s；如果内孔呈“右锥形”，则孔底设置停刀时间t₁＝0s，孔口换向时设置停刀时间3s≤t₂≤10s；如果内孔呈“左锥形”，则孔底设置停刀时间3s≤t₁≤10s，孔口换向时设置停刀时间t₂＝0s；S5、精密高效磨削加工：根据上述确定的加工参数，控制机床Z轴工作台和X轴工作台移动至内孔，对内孔进行磨削，加工过程中砂轮往复磨削，且始终保证砂轮与工件的接触宽度其中，B为砂轮宽度；S6、测量精密高效磨削后被加工段内孔不同截面处的孔径，将测量结果D_i依次写入数控系统R变量进行存储，计算出最小加工余量δ₁和最大加工余量δ₂及内孔形状精度Δ₁；S7、判断不等式EI‑ES≤δ₁≤0和0≤δ₂≤ES‑EI是否成立，是，执行步骤S8，否，执行步骤S3；S8、完成加工。