自由曲面精密磨削的砂轮轮廓自适应补偿模拟与实验研究

发布时间：2021-07-13 21:20

　　家电、汽车、造船、航空等产业急需附加高性能的自由曲面零部件。采用金刚石砂轮进行自由曲面磨削,可以加工出高光滑的工件表面,但是,微切削用磨粒的自锐性会导致砂轮轮廓快速磨损,无法控制形状误差。通常,利用数控技术通过多次检测进行多次的补偿加工,但工艺复杂和效率低。因此,提出自由曲线环面砂轮轮廓误差自适应补偿的自由曲面精密磨削方法,即在磨削过程中,利用砂轮曲线轮廓与工件曲面间的相互磨损,在磨削过程中直接补偿砂轮轮廓误差,减小曲面加工的形状误差。其特点是:不需要砂轮轮廓的精密修整和后续的补偿加工,实现自由曲面的高效率精密磨削加工。在研究中,根据微磨粒自锐性的砂轮磨损规律,砂轮因磨损具有自修整能力。首先通过实验建立砂轮与工件之间的砂轮磨损率工艺参数化模型,在磨损稳定后控制最优材料去除量使砂轮轮廓误差的自适应补偿达到最佳;然后,构建砂轮轮廓误差与曲面形状误差相关联的自由曲面磨削过程模型,通过仿真分析轮轮廓误差与曲面形状误差的作用关系,发现自由曲面形状误差随砂轮环面平均曲率增大而减小,随曲面平均曲率的减小而减小。当砂轮环面曲率较小时,曲面形状误差会随曲面曲率的增大而急剧增大;最后,基于工件自由曲面特征... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自由曲面精密加工技术

磨损导致的加工表面的形状误差，基本上针对的是砂轮磨损的负面影响，而少有从提高加工精度的角度分析砂轮磨损的正面效果。1.2.4 曲面磨削误差补偿技术研究现状自由曲面成型误差来源于机床运动误差、刀具尺寸误差、加工切削参数、随机误差等。为了满足光学曲面高精度的要求，传统的曲面成型误差补偿通过对曲面进行多次反复磨削加工来提高曲面面型精度，例如，如图 1-3a)所示的垂直误差补偿技术，但误差补偿效果一般。针对椭圆环面金刚石砂轮的曲面磨削提出了法向误差补偿技术，比垂直误差补偿技术更有效，可减小加工透镜曲面形状误差约 50%[58]。陈逢军等人[59]采用了传统的圆弧包络磨削方法，通过对砂轮轮廓、对刀误差等在线检测重新规划补偿刀具轨迹进行曲面形状误差补偿，从而提高加工表面的形状精度。通常的曲面成型误差补偿方法不考虑刀具误差，机床运动装置误差等，但是，这种补偿加工需要多次在位测量和再加工，导致效率低和成本高。

剂金刚石砂轮和模具钢进行基础性磨削实验的研究，探究砂轮磨损的形式、与去除机制和不同磨削工艺参数下砂轮的磨损率变化，作为后续研究曲面磨削过轮廓误差自适应补偿的基础。 金刚石砂轮磨损的基础实验.1 实验设备与磨削条件图 2-1 所示为金刚石砂轮磨损基础实验所用的实验设备。如图 2-1a)所示ART-B818 富裕三轴数控磨床，用于金刚石砂轮磨削模具钢表面的磨损基础实验2-1b)所示为实验所使用的检测设备接触式三坐标测量仪。三坐标测量仪用于检石墨板上的砂轮轮廓从而获得砂轮磨损量数据，其探头是直径为 4 mm 的球形通过依次与检测面点接触的方式测量被测物体表面的轮廓或面型，检测所得数三个坐标方向的三维离散点云。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3282821