一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法.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CN109834551A(43)申请公布日2019.06.04(21)申请号201910077943.7(22)申请日2019.01.28(71)申请人湖北工业大学地址430068湖北省武汉市洪山区南李路28号(72)发明人丁国龙张力惟沈观成程铖汤明俊吴斌(74)专利代理机构武汉帅丞知识产权代理有限公司42220代理人朱必武(51)Int.Cl.B24B19/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法(57)摘要本发明提出了一种使用圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法。用圆弧砂轮磨削圆弧直槽，从砂轮圆弧母面与工件直槽圆弧面的空间啮合关系出发，推导啮合方程，当满足啮合方程的接触点平均误差越小、槽宽误差越小时，计算的砂轮安装角为最优角度，砂轮不用修形就可以实现用一种圆弧砂轮磨削不同圆弧半径和槽宽的圆弧直槽工件，从而大大减少砂轮的种类，提高生产效率。仿真和实际加工结果表明该方法切实可行，加工的圆弧直槽精度满足产品要求。CN109834551ACN109834551A权利要求书1/2页1.一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A、利用啮合方程组确定砂轮安装角β的步骤，方程组为：其中其中R1为砂轮半径；r1为砂轮截面圆弧半径；γ为P1在砂轮轴截面内，与z1轴负方向的夹角；θ为P1在砂轮端面内与x1的夹角；β为砂轮安装角；h为P0点到工件圆心的距离；r2为工件端面圆弧半径；u为P2在工件端截面内某一位置的角度；z0为工件某一端截面的轴向距离步骤B、求解砂轮安装角β的步骤；将式(13)化简，消去变量z0，得到方程组如下：接着消去变量θ、γ、β，得到一个关于只有变量u的方程如下：其中，由方程(15)可求得参数u；同时，参数u和β的关系为：根据公式(16)即可求出砂轮安装角初值β0；步骤C、计算砂轮母面上接触点P1和工件圆弧直槽面上P2点的距离误差由式(14)可以得到：砂轮母面上接触点P1和工件圆弧直槽面上P2点的距离误差|P1P2|为：2CN109834551A权利要求书2/2页步骤D、计算工件圆弧直槽槽宽误差设从砂轮坐标系σ1到工件坐标系σ0的坐标变换关系为M01，则：将砂轮坐标系σ1下P1点坐标变换到工件坐标系σ0，得到P1′，则：设槽宽误差为Δw，则Δw＝b-y′1＝b-y1cosβ-z1sinβ(22)步骤E、在满足啮合方程的接触点平均误差最小、工件圆弧直槽槽宽误差最小，优化砂轮安装角β，其中β的取值范围为(β0-5°，β0+5°)，接触点区间为2.根据权利要求1所述的一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法，其特征在于：还包括步骤F、磨削加工的步骤，砂轮按最优安装角安装，砂轮母面上的最低点与工件圆弧直槽的最底部相切接触。3CN109834551A说明书1/7页一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法技术领域[0001]本发明涉及的是一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法，属于机械工程领域。背景技术[0002]用砂轮磨削铣刀、滚刀、蜗杆等螺旋沟槽类刀具和工件，通常需要根据空间曲面的啮合原理，在给定的砂轮与工件安装条件下，建立啮合方程，求解得到砂轮廓形，通过砂轮修形获得所需的砂轮母面，从而实现这些螺旋沟槽的磨削。其中砂轮相对于工件的安装条件已知，工件的截面形状已知，求解砂轮廓形以及砂轮修形是关键，这一类磨削问题我们称之为砂轮廓形求解问题。关于这一类问题已经有了很好的解决方法。[0003]用圆弧砂轮磨削圆弧直槽类工件，砂轮不修形，因此，砂轮廓形是圆弧，工件截面形状也是圆弧，需要确定砂轮安装条件。这一类问题我们称之为砂轮安装角度和位置求解问题。解决这类问题的难点在于：无论砂轮安装角度如何调整，砂轮圆弧母面和直槽圆弧面在空间上不能完全啮合，砂轮母面与工件圆弧面必定存在干涉，从而带来磨削误差。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法。在砂轮安装角度变化过程中，存在一个最佳的安装角度，使得磨削时砂轮圆弧母面和直槽圆弧面的接触点平均误差更小、直槽槽宽误差更小。本发明的方法能够确定砂轮最佳安装角。[0005]本发明的技术方案是：一种圆弧砂轮磨削圆弧直槽的方法，其特征在于：包括以下步骤：[0006]步骤A、利用啮合方程组确定砂轮安装角β的步骤，方程组为：[0007][0008]其中其中R1为砂轮半径；r1为砂轮截面圆弧半径；γ为P1在砂轮轴截面内，与z1轴负方向的夹角；θ为P1在砂轮端面内与x1的夹角；β为砂轮安装角；[0009]h为P0点到工件圆心的距离；r2为工件端面圆弧半径；u为P2在工件端截面内某一位置的角度；z0为工件某一端截面的轴向距离[0010]步骤B、求解砂轮安装角β的步骤；[0