曲面钢模芯精密磨削的环面砂轮轮廓自适应修整研究

发布时间：2017-10-02 23:45

  本文关键词：曲面钢模芯精密磨削的环面砂轮轮廓自适应修整研究

  更多相关文章： 自由曲面 金刚石砂轮 数控磨削 自适应修整 刀具磨损

【摘要】：光学复杂自由曲面正在逐步替代球面和非球面,可以使光学系统小型化和高性能化。同时,光学制造产业也朝着高精度光学零部件的模具化批量生产方向发展。但是,金刚石砂轮轮廓在磨削中如何自适应复杂曲面工件的轮廓特征是高效率精密磨削的技术瓶颈。因此,本课题设计出自适应曲面面型磨削的自由曲线环面砂轮轮廓、开发出复杂曲线砂轮轮廓的离散点控制修整工艺并建立自由曲线环面砂轮的复杂曲面数控磨削刀位点算法。通过实验研究砂轮和工件间的去除量机制,构建自由曲面磨削中的砂轮自由曲线轮廓误差动态仿真模型。研究的目的是实现智能化的复杂曲面精密磨削加工。研究表明,相比于只有30%-50%轮廓参与加工的圆弧轮廓砂轮,自适应自由曲线环面金刚石砂轮可以保证砂轮轮廓实际参与加工区域达到60%左右。自由曲线轮廓砂轮修整后,厚10 mm和高2 mm的砂轮轮廓误差平均可达27μm以下,证明离散点控制修整工艺是可行的。而且,砂轮曲线轮廓仿真模拟可以展现磨削中砂轮轮廓误差的自修复过程,称为砂轮轮廓的自适应修整性,且结果显示自由曲线轮廓砂轮可提高在线修复精度14%,而圆弧环面砂轮在磨削非回转对称曲面时并没有自修复过程。在模具钢的自由曲面磨削实验中,砂轮轮廓平均误差由21.5μm下降到15.7μm,因此,自由曲线环面砂轮轮廓能够在在线磨削中实现自修复。磨削加工的面积为30 mm×6 mm自由曲面形状误差为15.1μm,表面粗糙度Ra为50 nm。因此,自适应自由曲线轮廓砂轮修整及其自由曲面磨削方法可以实现高效率高精度的复杂曲面磨削加工。
【关键词】：自由曲面 金刚石砂轮 数控磨削 自适应修整 刀具磨损
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的意义10-11
• 1.2 国内外主要研究现状11-15
• 1.2.1 曲面模芯的制造技术研究现状11-12
• 1.2.2 金刚石砂轮刀具的精密修整技术研究现状12-13
• 1.2.3 CNC数控加工刀具轨迹策划及其刀具干涉研究现状13-14
• 1.2.4 数控加工过程中的刀具磨损的研究现状14-15
• 1.3 课题研究的来源和主要内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 环面砂轮的设计及数控成型修整实验研究17-31
• 2.1 自由曲面的建模17
• 2.2 基于自由曲面面型的砂轮轮廓设计17-20
• 2.2.1 自由曲面设计17-19
• 2.2.2 砂轮轮廓设计19-20
• 2.3 自由线环面砂轮的修整原理-离散点控制修整法20-21
• 2.4 自由曲线环面金刚石砂轮修整实验研究21-28
• 2.4.1 正交实验原理21-23
• 2.4.2 实验器材23-24
• 2.4.3 实验结果评价标准24-26
• 2.4.4 修整正交实验26-28
• 2.5 修整实验结果分析28-29
• 2.5.1 砂轮轮廓误差28-29
• 2.5.2 修整率29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 环面砂轮刀具的刀位点算法和干涉研究31-42
• 3.1 自由曲面数控加工原理31
• 3.2 刀位点计算31-34
• 3.2.1 离散算法31-32
• 3.2.2 公式法32-34
• 3.3 刀具轨迹全局干涉检验方法研究34-35
• 3.4 局部干涉检验35-40
• 3.4.1 离散点云比较法35-36
• 3.4.2 曲率比较法36-39
• 3.4.3 刀具轨迹曲线法39-40
• 3.5 圆弧环面砂轮对比分析40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 环面砂轮用于曲面钢模芯精密磨削实验研究42-61
• 4.1 模具钢的选用42-43
• 4.2 模具钢的数控磨削参数优化43-46
• 4.2.1 磨削参数优化实验设计43
• 4.2.2 实验与检测43-45
• 4.2.3 磨削参数优化45-46
• 4.3 曲面钢模芯磨削实验46-48
• 4.3.1 实验器材46
• 4.3.2 实验与检测46-48
• 4.4 曲面磨削加工表面质量模型48-53
• 4.4.1 残余高度48-50
• 4.4.2 曲面磨削金刚石磨粒模型50-53
• 4.5 实验结果分析53-60
• 4.5.1 补偿前后砂轮轮廓误差对比分析53-55
• 4.5.2 补偿前后曲面模芯面型误差对比分析55-56
• 4.5.3 曲面模芯加工表面质量分析56-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 环面砂轮曲面磨削过程轮廓自适应修整分析61-75
• 5.1 金刚石砂轮磨削模具钢的磨损速率曲线实验研究61-64
• 5.1.1 实验器材61-62
• 5.1.2 磨损实验62-63
• 5.1.3 磨损率63-64
• 5.2 曲面磨削过程中环面砂轮轮廓的自适应修整建模分析64-70
• 5.2.1 曲面的材料去除量模型64-65
• 5.2.2 磨损导致环面砂轮轮廓变化的理论模型研究65-66
• 5.2.3 自由曲线和圆弧环面砂轮轮廓磨损的仿真模拟对比分析66-70
• 5.3 曲面钢模芯磨削过程中砂轮磨损的实验结果分析70-73
• 5.3.1 曲面钢磨削的材料去除量体积70-71
• 5.3.2 自由曲线环面砂轮磨削曲面实验过程中轮廓误差的变化71-73
• 5.4 本章小结73-75
• 结论与展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82-83
• 附件83

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本文编号：961869