一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110281081A(43)申请公布日2019.09.27(21)申请号201910296923.9(22)申请日2019.04.15(71)申请人湖南工学院地址421002湖南省衡阳市珠晖区衡花路18号(72)发明人刘安民周唯陈雪林(74)专利代理机构深圳市兴科达知识产权代理有限公司44260代理人王翀贾庆(51)Int.Cl.B24B1/00(2006.01)B24B1/04(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法(57)摘要本发明公开了一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，包括如下步骤：S1、通过夹具将车轮装夹在工作台上，工作台连接有驱动其旋转的驱动机构，砂轮与机床主轴传动连接，机床主轴外端连接有超声振动装置，超声振动装置在压电致动器的作用下实现弯曲振动，实现了砂轮切削深度方向的振动，且砂轮轴线与车轮轴线垂直；S2、机床误差影响量测量；S3、磨削参数设置S4、误差补偿；S5、根据S4获得的加工参数进行加工。本发明通过对误差的分析测量和补偿实现高精度的磨削，在保证精度和车轮性能的情况下，尽量提高材料去除效率，提高加工的效率，超声振动辅助加工能提高切削效率与砂轮寿命。CN110281081ACN110281081A权利要求书1/3页1.一种大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过夹具将车轮(1)装夹在工作台(2)上，工作台(2)连接有驱动工作台旋转的驱动机构上，砂轮(3)与机床主轴(4)连接，机床主轴外端连接有超声振动装置，超声振动装置在压电致动器的作用下实现弯曲振动，实现砂轮切削深度方向的振动，且砂轮轴线与车轮轴线垂直；S2、机床误差影响量测量：通过位移传感器检测测试得出安装车轮、夹具和超声振动装置在车轮安装前后的位置差别，以此得出安装车轮的机床误差影响量；砂轮与车轮之间的实际位置由一对非接触式位移传感器检测；记录安装车轮前后工作台和砂轮位置差别，从而获得误差影响量。S3、磨削参数设置：先确定砂轮与车轮不会发生干涉的砂轮最大直径rs，然后通过超声振动辅助加工试验分别获得粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工后的变轨车轮内花键的磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力与加工参数之间的关系，根据对磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力的约束以及在材料去除效率最高的条件下分别获得粗磨削加工和精磨削加工的加工参数；S4、误差补偿，将步骤S3获得的加工参数加上步骤S2获得的机床误差影响量获得误差补偿后的粗磨削加工和精磨削加工的加工参数；S5、根据S4获得的加工参数先使用粗磨削加工砂轮进行粗磨削，最后再使用精磨削加工砂轮进行精加工；其中粗磨削加工使用粗磨削加工砂轮；精磨削加工使用精磨削加工砂轮。2.根据权利要求1所述的大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，其特征在于，所述步骤S2具体过程如下：砂轮与车轮之间的实际位置由非接触式的一对传感器检测，一个传感器布置在工作台上，另一个传感器布置在砂轮中心，用于检测车轮与砂轮中心的相对位置；测得的车轮安装前砂轮与车轮的相对x,y,z位置lx1，ly1，lz1、机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θxz1、用于连接车轮的工作台的转动角度分别为θxyd1以及安装车轮后砂轮与车轮的相对x,y,z位置lx2,ly2,lz2、机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θxz2、用于连接车轮的工作台的转动角度θxyd2；可得误差影响量为，ξx＝lx1-lx2；ξy＝ly1-ly2；ξz＝lz1-lz2；ζxz＝θxz1-θxz2；ζxyd＝θxyd1-θxyd2；其中ξx为x方向位移误差；ξy为y方向位移误差；ξz为z方向的位移误差；ζxz为在机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度误差；ζxyd为工作台的转动角度误差。3.根据权利要求2所述的大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，其特2CN110281081A权利要求书2/3页征在于，步骤S3中砂轮与车轮不会发生干涉的最大直径为rs的确定过程如下：选定一个较小的砂轮直径，确保砂轮与车轮最容易发生干涉的位置不发生干涉，然后逐渐增加尺寸，直至发生干涉前的最后一个直径，即为rs。4.根据权利要求3所述的大尺寸车轮变轨内车轮内花键高效精密磨削加工方法，其特征在于，步骤S3中粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工后的变轨车轮内花键的磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力与加工参数之间的关系如下：R1、R2分别为粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工车轮车轮后的磨削面的表面粗糙度；H1、H2分别为粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工车轮后的磨削面的表面硬度；σ1、σ