[發明專利]用于非圓構件磨削的輪廓誤差補償方法及裝置

在審

• 申請號: 202210079314.X
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114488947A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王立平;陳昶捷;曹宇中;王心東;李學崑;王冬;王超;付帥磊;張云
• 申請（專利權）人: 清華大學;華辰精密裝備（昆山）股份有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本申請公開了一種用于非圓構件磨削的輪廓誤差補償方法及裝置，其中，方法包括：利用預設的非圓構件表面磨削創成曲線輪廓的多工序磨削仿真模型計算任意瞬時位置由砂輪寬度引起的第一輪廓誤差，并根據輪廓誤差計算修正的目標輪廓曲線，利用多工序磨削仿真模型計算任意瞬時位置由砂輪磨損引起的第二輪廓誤差，并根據第二輪廓誤差計算連續進給補償值，結合修正的目標輪廓曲線與連續進給補償值，對非圓構件表面磨削創成曲線輪廓的輪廓誤差進行補償。由此，解決了相關技術無法量化瞬時位置的輪廓誤差，只能依賴工人經驗用試錯法進行補償，補償效果不佳且效率較低的技術問題。

技術領域

本申請涉及磨削加工技術領域，特別涉及一種用于非圓構件磨削的輪廓誤差補償方法及裝置。

背景技術

非圓構件，如軋輥、曲軸、螺旋轉子、蝸桿等在創成高精度曲線輪廓時，通常需要進行磨削精加工，而在磨削加工過程中，輪廓精度會受到磨床安裝精度、定位精度、主軸穩定性、砂輪等因素的影響，其中，砂輪寬度和砂輪磨損引起的過切和欠切是當前影響輪廓精度的主要因素。

由于磨削過程中砂輪和工件接觸區始終處于復雜的動態面接觸狀態，相關技術中的輪廓誤差補償方法無法量化瞬時位置的輪廓誤差，只能依賴工人經驗用試錯法進行補償，補償效果不佳且效率較低。因此，如何定量計算瞬時位置由砂輪寬度和砂輪磨損引起的輪廓誤差并提出有效補償方法是亟待解決的關鍵技術問題。

在實際生產過程中，由于砂輪寬度引起的輪廓誤差是由砂輪和工件的幾何特性造成的，對此可以根據幾何建模找到最優的修正值，砂輪磨損引起的誤差可以用磨削比來定量計算。其中，磨削比是工件去除體積與砂輪磨損體積的比值，由工件和砂輪的材料、型號、磨削工藝參數、冷卻潤滑條件等因素決定。穩態磨損階段占據了正常工作狀態下的大部分時間，磨削比基本保持不變，因此，為了定量計算砂輪磨損，需要建立以磨削比為基礎的砂輪磨損仿真模型。

相關技術中，針對非圓構件磨削加工中如何控制砂輪寬度和砂輪磨損引起的輪廓誤差沒有規范、有效的手段，尤其是如何定量化分解并表征誤差成形原理，并提出相應的輪廓誤差補償方法，亟需改善。

申請內容

本申請提供一種用于非圓構件磨削的輪廓誤差補償方法及裝置，以解決相關技術無法量化瞬時位置的輪廓誤差，只能依賴工人經驗用試錯法進行補償，補償效果不佳且效率較低等技術問題。

本申請第一方面實施例提供一種用于非圓構件磨削的輪廓誤差補償方法，包括以下步驟：利用預設的非圓構件表面磨削創成曲線輪廓的多工序磨削仿真模型計算任意瞬時位置由砂輪寬度引起的第一輪廓誤差，并根據所述輪廓誤差計算修正的目標輪廓曲線；利用所述多工序磨削仿真模型計算所述任意瞬時位置由砂輪磨損引起的第二輪廓誤差，并根據所述第二輪廓誤差計算連續進給補償值；以及結合所述修正的目標輪廓曲線與所述連續進給補償值，對所述非圓構件表面磨削創成曲線輪廓的輪廓誤差進行補償，其中，所述多工序磨削仿真模型由砂輪和非圓構件用表面高度矩陣表示后根據磨削比建立。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述磨削比的計算公式為：

其中，G_r為所述磨削比，ΔV_W為工件材料去除體積，ΔV_G為砂輪磨損體積，L為非圓構件的橫向長度，B為砂輪寬度，R′和R分別為磨削后和磨削前的工件平均半徑，r′和r分別為磨削后和磨削前的砂輪平均半徑，n_W和n_G分別為工件和砂輪的轉速，dl為工件和砂輪橫向長度微元。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述第一輪廓誤差的誤差計算公式為：