基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103273387A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103273387103273387A(43)申请公布日2013.09.04(21)申请号201310239788.7(22)申请日2013.06.18(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人李郝林迟玉伦(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根王晶(51)Int.Cl.B24B5/04(2006.01)B24B49/00(2012.01)G01N3/08(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法(57)摘要本发明涉及一种基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法，其步骤是：1）机床静刚度测量，2）砂轮主轴刚度测量，优化磨削工艺参数。该发明可解决两方面的问题：（1）分析外圆磨床头架、尾架顶尖、砂轮架系统的刚度能否满足给定磨削工艺参数的要求；（2）通过测量机床静刚度与砂轮主轴刚度，结合法向磨削力计算公式分析在一定磨削工艺参数情况下，工件的磨削精度，为优化磨削工艺参数提供依据。CN103273387ACN103278ACN103273387A权利要求书1/1页1.一种基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法，其特征在于，其步骤是：1）机床静刚度测量在机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部分别安装一个位移传感器，并在工件中部施力，用压力传感器测量施力值F，测量机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部变形量Δδ1、Δδ2和Δδ3，由式（1）：（1）分别得到机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部的静态刚度K1，K2，K3；2）砂轮主轴刚度测量在砂轮主轴处安装位移传感器，在砂轮中部施力，用压力传感器测量力的大小Fw，并通过位移传感器测量其变形量Δδw，由式（2）：（2）得到砂轮的主轴刚度Kc；3）优化磨削工艺参数根据磨削原理，由式（3）：（3）式中vs、vw、f、a分别为砂轮线速度、工件线速度、工件旋转一周的进给量、磨削切削深度，确定法向磨削力Fn的大小，结合机床静刚度与砂轮主轴刚度的测量结果，得到在一定磨削工艺参数的情况下，工件磨削的精度，从而为磨削工艺参数的优化提供依据。2CN103273387A说明书1/3页基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法技术领域[0001]本发明涉及一种外圆磨削工艺，尤其是一种外圆磨削工艺参数优化方法。背景技术[0002]外圆磨削是进行精密和超精密加工的主要方法，加工过程中不稳定磨削导致的颤振现象是影响工件表面质量的重要因素之一。对于外圆磨削工艺参数的优化，一般是根据磨削颤振的稳定性曲线，确定磨削加工中的工艺参数，以使磨削过程在不发生颤振的前提下，最高效率的完成磨削任务。然而，该方法在实际工程应用时存在两个问题，一是确定磨削颤振的稳定性曲线较为复杂，不适于机床操作者掌握；二是工艺参数的选择仅仅考虑了磨削过程不发生颤振现象的约束，而未能考虑磨削精度的因素。因此，需要一种基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法，该方法通过测量机床头架与机床尾架顶尖以及工件的静刚度，并结合磨削力计算，获得磨削加工过程中工件的变形信息，由此确定优化的磨削工艺参数。此方法适用于外圆切入式磨削与纵向磨削方法。发明内容[0003]本发明是要提供一种基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法，为评价机床头架、机床尾架顶尖、砂轮架系统的刚度提供依据，同时为优化磨削工艺参数提供依据，以此有效地提高磨削效率和磨削质量。[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于刚度测量的外圆磨削工艺参数优化方法，其步骤是：1）机床静刚度测量在机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部分别安装一个位移传感器，并在工件中部施力，用压力传感器测量施力值F，测量机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部变形量Δδ1、Δδ2和Δδ3，由式（1）：（1）分别得到机床头架顶尖、机床尾架顶尖和工件中部的静态刚度K1，K2，K3；2）砂轮主轴刚度测量在砂轮主轴处安装位移传感器，在砂轮中部施力，用压力传感器测量力的大小Fw，并通过位移传感器测量其变形量Δδw，由式（2）：（2）得到砂轮的主轴刚度Kc；3）优化磨削工艺参数根据磨削原理，由式（3）：3CN103273387A说明书2/3页（3）式中vs、vw、f、a分别为砂轮线速度、工件线速度、工件旋转一周的进给量、磨削切削深度，确定法向磨削力Fn的大小，结合机床静刚度与砂轮主轴刚度的测量结果，得到在一定磨削工艺参数的情况下，工件磨削的精度，从而为磨削工艺参数的优化提供依据。[0005]本发明的有益效果是：该发明可解决两方面的问题：（1）分析外圆磨床头架、尾架顶尖、砂轮