[發明專利]利用圓弧陣列砂輪磨削高次曲線截面柱面陣列結構的方法

有效

• 申請號: 201810602853.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108747602B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 王偉;姚鵬;劉永紅;黃傳真;劉玥;張翰文
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;山東大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B53/065
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種利用圓弧陣列砂輪磨削高次曲線截面柱面陣列結構的方法，將砂輪修整成截面為重復k次的圓弧陣列結構，根據曲線相切原理利用圓弧陣列砂輪對陣列柱面進行變切點往復磨削，在柱面高次曲線截面平面內砂輪的運動軌跡是與高次曲線距離為r的等距的平行線。砂輪在高次曲線截面平面內變化一次切點后，在垂直高次曲線截面平面方向做一次往復運動，完成柱面的一條母線磨削。由于砂輪具有陣列結構，因此只要完成陣列結構中一個柱面結構單元的磨削，即可實現全部高次曲線截面柱面陣列的磨削加工。且砂輪截面單元結構被修整成圓弧后，利用機床的插補運動保證砂輪與工件的切點形成高次曲線，對陣列結構進行變切點磨削，磨削精度高。

技術領域

本發明涉及一種磨削加工方法，利用圓弧陣列砂輪對高次曲線截面柱面陣列進行變切點精密磨削，只需對陣列單元進行一次磨削循環即可完成陣列結構的成形磨削。

背景技術

在汽車、電子和光學等行業中需要對大量的高次曲線截面柱面陣列結構進行加工，并且對形狀精度和表面質量的要求越來越高。目前對陣列結構進行精密磨削的方法，主要可以分為兩類，第一類是將砂輪截面修整成與陣列結構相匹配的形狀，直接對陣列結構進行仿形磨削。這種方法的優點是加工效率高，但是工件是砂輪形狀的直接復寫，因此磨削精度差。尤其是砂輪在磨削過程中的不斷磨損，造成工件加工精度的一致性很差。第二類是使用圓弧截面砂輪，利用機床的插補運動使砂輪與工件的切點形成高次曲線，對陣列結構進行變切點磨削。這種方法的優點是砂輪磨損均勻，磨削精度高，但是需要對陣列結構進行逐一重復磨削，因此加工效率低。綜上所述，需要發明一種新的兼顧磨削精度和效率的高次曲線截面柱面陣列結構的精密磨削方法。

發明內容

本發明的目的是為解決高次曲線截面柱面陣列結構磨削過程中，使用陣列仿形砂輪磨削，砂輪磨損嚴重；使用單一圓弧砂輪磨削，需要對陣列結構單元進行重復磨削，導致工件加工周期長、成本高的問題，提出一種利用圓弧陣列砂輪變切點精密磨削高次曲線截面柱面陣列結構的方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

利用圓弧陣列砂輪變切點精密磨削高次曲線截面柱面陣列結構的方法，其特征在于，根據待加工柱面的結構，確定砂輪圓弧陣列中圓弧單元的個數以及每個圓弧單元的半徑；根據確定的圓弧單元的半徑和圓弧單元結構的個數將砂輪修整成截面為重復k次的圓弧陣列結構，再利用修整后的砂輪對待加工的柱面進行變切點往復磨削，砂輪只要完成高次曲線截面柱面中一個柱面單元的磨削，即可實現全部高次曲線截面柱面陣列的磨削加工。

進一步的，所述待加工柱面的高次曲線單元截面上任一點坐標(x,y)采用下式表示：

式子中，R是高次曲線的頂點圓半徑，K是圓錐系數，A₁，A₂…A_n是高次項系數，n≥1，n為自然數。

進一步的，砂輪圓弧陣列結構中每個圓弧結構單元半徑為r，需滿足條件0＜r＜R。

進一步的，在待加工柱面的高次曲線截面平面內砂輪的運動軌跡是與高次曲線距離為r的等距的平行線。

進一步的，砂輪在待加工柱面的高次曲線截面平面內變化一次切點后，在垂直高次曲線截面平面方向做一次往復運動，完成柱面的一條母線磨削，由于砂輪具有陣列結構，因此只要完成陣列結構中一個柱面結構單元的磨削，即可實現全部高次曲線截面柱面陣列的磨削加工。

進一步的，所述的k的取值與磨削高次曲線截面柱面陣列結構的單元結構重復次數相等。

本發明的有益效果如下：

本發明通過將砂輪修整成截面為重復k次的圓弧陣列結構，因此只要完成陣列結構中一個柱面結構單元的磨削，即可實現全部高次曲線截面柱面陣列的磨削加工，大幅縮短加工時間。且砂輪截面單元結構被修整成圓弧后，利用機床的插補運動保證砂輪與工件的切點形成高次曲線，對陣列結構進行變切點磨削，砂輪磨損均勻，磨削精度高。