[發(fā)明專利]基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610318045.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN106002635B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭兵;趙清亮;王金虎;張春雨;顧興士
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B53/12
• 分類號(hào): B24B53/12;B24B49/02;B24B49/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金剛石球頭砂輪的在位精密修整裝置及方法。

背景技術(shù)

金剛石砂輪具有磨削效率高、加工質(zhì)量好、砂輪壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為硬脆材料加工工具的首選。其中金剛石球頭砂輪由于其球形的結(jié)構(gòu)性，特別適用于大深寬比非球面、自由曲面或復(fù)雜曲面的超精密磨削加工，在航空航天等領(lǐng)域金剛石球頭砂輪應(yīng)用特別廣泛，但是，金剛石球頭砂輪修整方法的面形精度低，導(dǎo)致金剛石球頭砂輪磨削加工后工件的加工精度低。現(xiàn)有的放電修整需要電源電極等，還要做絕緣，且只能對(duì)金屬基砂輪修整，因此成本高、不易于實(shí)現(xiàn)、通用性弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有金剛石球頭砂輪磨削加工后工件的加工精度低、成本高、不易于實(shí)現(xiàn)、通用性弱的問題，而提出基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整裝置及方法。

上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整裝置，其特征在于，所述裝置由綠碳化硅碟片、修整主軸和磨削主軸組成；

所述綠碳化硅碟片安裝在修整主軸上，綠碳化硅碟片和修整主軸同軸心設(shè)置，修整主軸的軸線與磨削主軸的旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直。

基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的：

步驟一、在修整前將金剛石球頭砂輪安裝在磨削主軸上，使金剛石球頭砂輪和磨削主軸同軸心設(shè)置，將安裝綠碳化硅碟片的修整主軸和安裝金剛石球頭砂輪的磨削主軸之間的距離進(jìn)行調(diào)整，使修整主軸的軸線與磨削主軸的旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直；

步驟二、使用激光測(cè)微儀測(cè)定綠碳化硅碟片和金剛石球頭砂輪的初始外形尺寸，開始設(shè)定綠碳化硅碟片和金剛石球頭砂輪之間的距離為10-20μm，然后采用預(yù)修整參數(shù)使綠碳化硅碟片按預(yù)修整的半圓形修整軌跡方程繞金剛石球頭砂輪做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每完成一次上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)后，金剛石球頭砂輪進(jìn)行一次進(jìn)給，綠碳化硅碟片與金剛石球頭砂輪接觸后相互磨損從而實(shí)現(xiàn)金剛石球頭砂輪的預(yù)修整，當(dāng)金剛石球頭砂輪表面完全被修到后預(yù)修整過程結(jié)束；

步驟三、再次使用激光測(cè)微儀測(cè)定綠碳化硅碟片和金剛石球頭砂輪的外形尺寸，與初始外形尺寸做差，計(jì)算獲得綠碳化硅碟片的磨損體積W1和金剛石球頭砂輪的磨損體積W3，計(jì)算綠碳化硅碟片在修整金剛石球頭砂輪時(shí)的修整比N；

步驟四、將綠碳化硅碟片的修整比N計(jì)入預(yù)修整的半圓形修整軌跡，重新設(shè)置修整補(bǔ)償軌跡；使綠碳化硅碟片按照重新設(shè)置修整補(bǔ)償軌跡繞金剛石球頭砂輪做相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精修整，精修整參數(shù)與預(yù)修整參數(shù)相同；完成一次精修整后，使金剛石球頭砂輪沿修整主軸的軸線移動(dòng)0.5mm，然后再按照修整補(bǔ)償軌跡進(jìn)行下次修整，直至金剛石球頭砂輪的待修整表面全部完成精修整。

發(fā)明效果

本發(fā)明所述的基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整方法，利用綠碳化硅碟片與金剛石球頭砂輪相互磨損實(shí)現(xiàn)金剛石球頭砂輪的在位修整，基于綠碳化硅碟片的恒定修整比(待修整砂輪與修整工具之間的磨損體積比)設(shè)定修整軌跡，從而補(bǔ)償由綠碳化硅碟片自身磨損所導(dǎo)入的修整誤差，使金剛石球頭砂輪修整后的面形精度高，大大提高了金剛石球頭砂輪磨削加工后工件的加工精度；金剛石球頭砂輪為樹脂基金剛石砂輪或金屬基金剛石砂輪，對(duì)綠碳化硅碟片的結(jié)構(gòu)尺寸無精度要求，因此成本低廉，易于購(gòu)買，此外僅需在原有機(jī)床上附加一根修整軸，且對(duì)修整軸的精度要求不高，采用一般陶瓷軸承電主軸(回轉(zhuǎn)精度2μm以內(nèi))即可實(shí)現(xiàn)金剛石球頭砂輪的高精度在位修整，易于實(shí)現(xiàn)，與現(xiàn)有的金剛石球頭砂輪放電修整方法相比，具有較強(qiáng)的通用性，

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用本發(fā)明所述修整后的金剛石球頭砂輪面形精度可達(dá)3μm(粒度為D3的金屬基和樹脂基金剛石砂輪)。修整后使用石墨對(duì)球頭金剛石砂輪輪廓進(jìn)行在線復(fù)印后離線用Talysurf PGI 1240檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明本發(fā)明所述修整后的金剛石球頭砂輪面形精度為2.8μm。實(shí)驗(yàn)過程中采用同樣的測(cè)量方法使用現(xiàn)有修整方法修整后金剛石球頭砂輪進(jìn)行檢測(cè)，修整后的金剛石球頭砂輪面形精度為68μm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明所述修整后的金剛石球頭砂輪面形精度大大高于采用現(xiàn)有方法修整后金剛石球頭砂輪面形精度。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)為：

1)本發(fā)明所述的一種基于綠碳化硅碟片的金剛石球頭砂輪精密在位修整方法，基于綠碳化硅碟片的恒定修整比(待修整砂輪與修整工具之間的磨損體積比)設(shè)定修整軌跡，解決了目前由于綠碳化硅碟片材質(zhì)較軟和磨損量大而導(dǎo)致的無法對(duì)金剛石球頭砂輪進(jìn)行精密修整的難題。