專利名稱：多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種多邊形基于恒磨除率 變速非圓磨削方法。
背景技術(shù)：
磨削是一種重要的精加工方法，與其它的加工方法相比，磨削具有加工精度高、獲 得表面質(zhì)量好、能加工高硬度材料等優(yōu)點，因而通常作為高質(zhì)量要求零件的最終精加工手 段。傳統(tǒng)磨削加工對象為截面為圓的工件，對于非圓截面回轉(zhuǎn)工件，不能使用傳統(tǒng)的磨削方 法來進(jìn)行加工?，F(xiàn)有的非圓磨削技術(shù)一般分為兩種(1)通過多軸多維聯(lián)動軌跡磨削技術(shù)； O) C軸與X軸聯(lián)動切點跟蹤非圓磨削技術(shù)。其中，C軸與X軸聯(lián)動切點跟蹤非圓磨削技術(shù)， 通過采用計算機(jī)數(shù)控技術(shù)，根據(jù)建立的工件磨削運(yùn)動數(shù)學(xué)模型，控制X軸方向上砂輪的橫 向進(jìn)給和C軸工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動聯(lián)動插補(bǔ)，使砂輪與工件保持接觸，而完成磨削來實現(xiàn)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN101323099A，記載了一種“凸輪非 圓磨削基于恒接觸弧長的變速控制方法”該技術(shù)針對凸輪非圓磨削中如何保證磨削量恒定 的問題，給出了根據(jù)接觸弧長恒定原則控制工件變速回轉(zhuǎn)的非圓磨削控制數(shù)學(xué)模型；中國 專利文獻(xiàn)號CN1943986A，記載了一種“曲軸非圓磨削運(yùn)動控制數(shù)學(xué)模型”該技術(shù)以切點沿連 桿預(yù)頸恒線速度運(yùn)動為基礎(chǔ)，按恒磨除率控制，建立控制數(shù)字模型。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，2006年上海大學(xué)博士學(xué)位論文，吳剛?cè)A“曲軸非圓磨削軌跡控制 關(guān)鍵技術(shù)研究”，其中針對曲軸提出了以恒線速度運(yùn)動為基礎(chǔ)的帶恒磨除率補(bǔ)償曲軸非圓 加工的運(yùn)動模型；2006年湖南大學(xué)博士學(xué)位論文，章振華發(fā)表的“切點跟蹤及其關(guān)鍵技術(shù) 在凸輪軸磨削中的應(yīng)用”，對凸輪軸的切點跟蹤磨削建立了兩個運(yùn)動模型，一個是砂輪架的 橫向運(yùn)動模型；另一個是工件轉(zhuǎn)速的運(yùn)動模型。該現(xiàn)有技術(shù)僅針對截面為圓弧組成的曲軸以及凸輪兩種零件的磨削控制方法，而 對截面由直線段組成的零件的恒磨除率變速磨削方法并未加以研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種多邊形基于恒磨除率變速非圓磨 削方法，通過過山法使其達(dá)到能磨削任意多邊形，可以較好的保證多邊形磨削時加工精度 和表面質(zhì)量。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，本發(fā)明通過首先確定磨削初始位置，然后按等步 距使用過山處理法，對多邊形工件的每條邊上的磨削點進(jìn)行尋值以確定磨削點對應(yīng)的工件 轉(zhuǎn)角及砂輪架橫移距離，最后通過變速旋轉(zhuǎn)多邊形工件使磨削點的線速度與基準(zhǔn)線速度相 同，實現(xiàn)恒磨除率變角速度非圓磨削。所述的確定磨削初始位置是指將多邊形工件裝夾至磨床頭架，以砂輪中心到多 邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線為起始角度0度；確定多邊形工件對應(yīng)的起始磨削邊及磨削點、 基準(zhǔn)線速度和步距。
所述的過山處理法是指對多邊形一條邊，做過工件旋轉(zhuǎn)中心的邊的垂點，根據(jù)多 邊形旋轉(zhuǎn)方向，按邊與砂輪接磨削磨削觸點與垂點的相互位置關(guān)系遍歷整條邊。所述的按等步距使用過山法是指對多邊形工件的每條邊，分別做如下處理(1)根據(jù)多邊形旋轉(zhuǎn)方向，按垂點分割邊；(2)根據(jù)邊與砂輪接觸點的位置，分別按照上山處理法和下山處理法確定磨削點 對應(yīng)的工件轉(zhuǎn)角及砂輪架橫移距離；(3)根據(jù)得出的砂輪架位置和工件轉(zhuǎn)角，按照線速度恒定原則，確定磨削點的速度 并轉(zhuǎn)換為此刻的工件角速度。所述的上山處理法是指對多邊形工件的一條邊，做過多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心的 邊的垂點，根據(jù)多邊形工件的旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)該邊與砂輪磨削接觸點朝向垂點運(yùn)動，即砂輪中 心到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線與垂點到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線的夾角逐漸減小。所述的下山處理法是指對多邊形工件一條邊，做過多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心的邊 的垂點，根據(jù)多邊形工件的旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)該邊與砂輪接磨削觸點遠(yuǎn)離垂點運(yùn)動，即砂輪中心 到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線與垂點到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線的夾角逐漸增大。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以實現(xiàn)以直線元素為截面的多邊形的基于恒線速度及 恒定的磨削去除率的非圓磨削方法，可根據(jù)精度要求確定單位時間內(nèi)步距的變化量，變量 確定方便，可以避免恒角速度帶來的磨削力變化而引起的加工沖擊與對加工質(zhì)量的影響， 可提高加工效率及精度要求，方法靈活便于實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明矩形工件磨削示意圖；圖2為本發(fā)明矩形工件磨削示意具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施 例。如圖1和圖2所示，本實施例具體步驟如下1.矩形工件裝夾至磨床頭架，矩形工件旋轉(zhuǎn)中心為O1，砂輪中心&到工件旋轉(zhuǎn)中 心O1連線為起始旋轉(zhuǎn)角度0度。2.確定起始磨削邊DA及磨削點E，確定基準(zhǔn)線速度V，確定步距AS。3.對每條邊，做如下處理(1)根據(jù)矩形工件旋轉(zhuǎn)方向，按垂點分割邊。(2)根據(jù)邊與砂輪接觸點的位置，分別按照“上山”和“下山，，法確定砂輪中心到矩 形工件旋轉(zhuǎn)中心連線與垂點到矩形工件旋轉(zhuǎn)中心連線的夾角β，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的矩形 工件轉(zhuǎn)角α及砂輪架橫移距離O1 O2。(3)根據(jù)得出的砂輪架位置O1 O2和矩形工件轉(zhuǎn)角α，按照線速度恒定原則，確定 磨削點的速度并轉(zhuǎn)換為此刻的矩形工件角速度ω。4.按獲得的砂輪架位置O1 O2和矩形工件轉(zhuǎn)角α及矩形工件角速度ω，同步驅(qū)動矩形工件旋轉(zhuǎn)和砂輪架橫移，進(jìn)行加工。 使矩形工件旋轉(zhuǎn)和砂輪架橫移兩種運(yùn)動方式聯(lián)動，矩形工件并以此時刻轉(zhuǎn)速ω 進(jìn)行驅(qū)動，即可實現(xiàn)矩形工件的磨削，同時使任意時刻的磨除率不變，達(dá)到提高矩形工件表 面質(zhì)量及工件精度的效果。
權(quán)利要求
1.一種多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征在于，通過首先確定磨削初始 位置，然后按等步距使用過山處理法，對多邊形工件的每條邊上的磨削點進(jìn)行尋值以確定 磨削點對應(yīng)的工件轉(zhuǎn)角及砂輪架橫移距離，最后通過變速旋轉(zhuǎn)多邊形工件使磨削點的線速 度與基準(zhǔn)線速度相同，實現(xiàn)恒磨除率變角速度非圓磨削。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征是，所述的 確定磨削初始位置是指將多邊形工件裝夾至磨床頭架，以砂輪中心到多邊形工件的旋轉(zhuǎn) 中心連線為起始角度0度；確定多邊形工件對應(yīng)的起始磨削邊及磨削點、基準(zhǔn)線速度和步 距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征是，所述的 過山處理法是指對多邊形一條邊，做過工件旋轉(zhuǎn)中心的邊的垂點，根據(jù)多邊形旋轉(zhuǎn)方向， 按邊與砂輪接磨削磨削觸點與垂點的相互位置關(guān)系遍歷整條邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征是，所述的 按等步距使用過山法是指對多邊形工件的每條邊，分別做如下處理1)根據(jù)多邊形旋轉(zhuǎn)方向，按垂點分割邊；2)根據(jù)邊與砂輪接觸點的位置，分別按照上山處理法和下山處理法確定磨削點對應(yīng)的 工件轉(zhuǎn)角及砂輪架橫移距離；3)根據(jù)得出的砂輪架位置和工件轉(zhuǎn)角，按照線速度恒定原則，確定磨削點的速度并轉(zhuǎn) 換為此刻的工件角速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征是，所述的 上山處理法是指對多邊形工件的一條邊，做過多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心的邊的垂點，根據(jù)多 邊形工件的旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)該邊與砂輪磨削接觸點朝向垂點運(yùn)動，即砂輪中心到多邊形工件 的旋轉(zhuǎn)中心連線與垂點到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線的夾角逐漸減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，其特征是，所述的 下山處理法是指對多邊形工件一條邊，做過多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心的邊的垂點，根據(jù)多邊 形工件的旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)該邊與砂輪接磨削觸點遠(yuǎn)離垂點運(yùn)動，即砂輪中心到多邊形工件的 旋轉(zhuǎn)中心連線與垂點到多邊形工件的旋轉(zhuǎn)中心連線的夾角逐漸增大。
全文摘要
一種機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域的多邊形基于恒磨除率變速非圓磨削方法，首先確定磨削初始位置，然后按等步距使用過山處理法，對多邊形工件的每條邊上的磨削點進(jìn)行尋值以確定磨削點對應(yīng)的工件轉(zhuǎn)角及砂輪架橫移距離，最后通過變速旋轉(zhuǎn)多邊形工件使磨削點的線速度與基準(zhǔn)線速度相同，實現(xiàn)恒磨除率變角速度非圓磨削。本發(fā)明能磨削任意多邊形，可以較好的保證多邊形磨削時加工精度和表面質(zhì)量。
文檔編號B24B1/00GK102059592SQ201010255458
公開日2011年5月18日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者姚振強(qiáng), 張滿朝, 張雪萍, 胡俊 申請人:上海交通大學(xué)