專利名稱：中凹或中凸廊形超硬磨粒砂輪的修整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對要求具有中凹或中凸廓形超硬磨粒砂輪進(jìn)行加工或修整的方法，屬精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
超硬磨粒砂輪(如金剛石砂輪和CBN砂輪)的修整，可以用普通杯形砂輪如碳化硅砂輪、氧化鋁砂輪等作為修整器，修整超硬磨粒砂輪，其修整原理如圖1所示。修整器砂輪2以n2轉(zhuǎn)速自旋轉(zhuǎn)，同時在垂直于被修整砂輪1的軸線的Y方向上以速度v往復(fù)送進(jìn)作修整運(yùn)動。每送進(jìn)運(yùn)動一個行程，兩砂輪沿Z方向相對接近一個進(jìn)給量△。調(diào)整砂輪2的自旋轉(zhuǎn)軸線，使其垂直于v，以使被修整砂輪的廓形修整成為直線。若要使砂輪修整為特形面，如園弧凸面，則如圖2所示，除上述基本修整運(yùn)動外，還需控制修整器砂輪2沿控制運(yùn)動軌跡作曲線擺動。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種專門用于中凹或中凸廓形砂輪的加工或修整方法，以適應(yīng)直接加工具有中凹或中凸形狀的機(jī)械零件或在成形磨削這類零件時，對砂輪廓形的相應(yīng)的中凸或中凹的特殊要求。
本發(fā)明的內(nèi)容是中凹或中凸廓形砂輪的修整方法是被修整砂輪1以一定速度自旋轉(zhuǎn)，作為修整工具的杯形、桶形修整器砂輪2一邊以一定速度自旋轉(zhuǎn)，一邊沿垂直于被修整砂輪1的軸線的Y方向以一定速度往復(fù)作送進(jìn)運(yùn)動，對于每個送進(jìn)工作行程，沿Z方向以某進(jìn)給量逐次進(jìn)給。修整器砂輪2的自旋轉(zhuǎn)軸線在YOZ面內(nèi)相對于其沿Y方向的送進(jìn)速度的垂直方向即Z方向偏斜給定角度α，此α角與被修整砂輪1的廓形曲線函數(shù)z＝f(x)的關(guān)系由下述方程確定

其中r-修整器砂輪的有效工作面上任一回轉(zhuǎn)圓的半徑，方程的參數(shù)變量，r的取值范圍是ri≤r≤rO;
x1、x2-被修整砂輪1的廓形曲線的左、右端點(diǎn)的X坐標(biāo);
K(r，x，α)-由變量m、n的方程 (m2)/(r2) + (n2)/((rsinα)2) 表示的橢圓在m＝x點(diǎn)處的曲率K(r,x,a)=|d2ndm2|[1+(dndm)2]32|m=;]]>R-被修整砂輪1上廓形曲線左端點(diǎn)的半徑。


圖1是已有技術(shù)砂輪修整示意圖。
圖2是已有技術(shù)中砂輪廓形為凸圓弧形時的修整示意圖。
圖3是本發(fā)明砂輪修整方法原理示意圖。
圖4是計(jì)算模型圖。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
如圖3所示，建立直角坐標(biāo)系OXYZ，被修整砂輪1的軸線為X軸，修整器砂輪的軸線位于YOZ面內(nèi)，被修整砂輪1在XOZ面內(nèi)相對于Z軸的安裝位置是對稱的，或者是不對稱的，被修整砂輪1廓形曲線的左、右端點(diǎn)A、B的X軸坐標(biāo)分別設(shè)為x1、x2，被修整砂輪1以一定轉(zhuǎn)速繞X軸旋轉(zhuǎn)。有效工作面內(nèi)半徑為ri，外半徑為ro的端面修整器砂輪2一邊以一定轉(zhuǎn)速自旋轉(zhuǎn)，一邊沿Y方向以一定速度往復(fù)作送進(jìn)運(yùn)動。對于每個修整行程沿Z方向以某進(jìn)給量逐次進(jìn)給。修整器砂輪2的旋轉(zhuǎn)軸線在YOZ面內(nèi)相對于其沿Y方向的送進(jìn)速度的垂直方向，即Z方向偏斜給定角度α，此時如調(diào)整修整器砂輪2沿Y方向的送進(jìn)運(yùn)動范圍，使用修整器砂輪2的Ⅰ區(qū)段進(jìn)行加工和修整工作，可使被修整砂輪1得到中凹的廓形，如使用Ⅱ區(qū)段進(jìn)行加工和修整工作，則得到中凸的廓形。α角與被修整砂輪1得到的廓形曲線函數(shù)z＝f(x)的關(guān)系由上述方程確定。
其計(jì)算原理說明如下如圖4，修整器砂輪2是半徑為變量r(r的變化范圍是ri≤r≤r0)，寬度為dr的薄圓桶的集合體。由于修整器砂輪2有自旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所以每一薄圓桶將保持其工作表面為垂直于其自旋轉(zhuǎn)軸線的以r為半徑的薄圓桶端面圓;由于修整器砂輪2的旋轉(zhuǎn)軸線在YOZ平面內(nèi)且相對于Z軸偏斜α角，這個薄圓桶端面圓在ZOX面內(nèi)的投影形狀為一個以r為長軸半徑，rsinα為短軸半徑的橢圓;由于Z方向的進(jìn)給和Y方向的送進(jìn)運(yùn)動，這些橢圓的集合體將以沿Y方向的運(yùn)動共同修成被修整砂輪1的廓形，被修整砂輪1上靠近Z軸的部位由曲率大的橢圓(即由半徑r小的薄圓桶端面圓)修成，離Z軸較遠(yuǎn)的部位則由曲率小的橢圓(即由半徑r小的薄圓桶端面圓)修成，因此在相應(yīng)的修成位置，廓形曲線的曲率將等于在該點(diǎn)作修成運(yùn)動的橢圓上相應(yīng)點(diǎn)的曲率，由此得到公式中關(guān)于廓形曲線曲率|Z′′|(1+Z11)32=]]>......的式子同時進(jìn)入穩(wěn)定過程后，對于每個進(jìn)給量的工作行程，被修整砂輪1的廓形曲線形狀不變，即被修整砂輪1的去除高度沿廓形曲線線長上分布均等，修整器砂輪2的磨耗層高度在其有效工作面上也分布均等，而修整器砂輪2在其工作面上的任一環(huán)面的磨耗體積與其修成的被修整砂輪1上相應(yīng)部位線長上的去除體積成比例，因此修整器砂輪2任一環(huán)面上的面積與其修成的被修整砂輪1上相應(yīng)部位的線長上的圓周面積成比例，由此得到公式中關(guān)于∫r1r2πrdr∫r1r02πrdr]]>......的式子由上述兩式表示的微分方程及其初始條件即可確定α與得到的被修整砂輪1的廓形曲線函數(shù)z＝f(x)之間的關(guān)系。
在上述方法的基礎(chǔ)上，如調(diào)整修整器砂輪2的回轉(zhuǎn)軸線使之繞Y軸偏轉(zhuǎn)某一角度，則可得到上述表達(dá)的曲線偏轉(zhuǎn)而成的廓形。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的上述修整超硬磨粒砂輪的方法，也可用于對要求具有中凹或中凸廓形的普通砂輪和任何材料的工件進(jìn)行加工或修整。
權(quán)利要求
1.一種中凹或中凸廓形超硬磨粒砂輪的修整方法，被修整砂輪以一定轉(zhuǎn)速繞X軸旋轉(zhuǎn)，作為修整工具的杯形、桶形砂輪一邊以一定轉(zhuǎn)速自旋轉(zhuǎn)，一邊沿Y方向以一定速度往復(fù)作送進(jìn)運(yùn)動，對于每個送進(jìn)工作行程，沿Z方向以某進(jìn)給量逐次進(jìn)給，其特征在于所述的作為修整工具的杯形、桶形砂輪的自旋轉(zhuǎn)軸線在YOZ面內(nèi)相對于其沿Y方向的送進(jìn)速度的垂直方向即Z方向偏斜給定角度α，此α角與被修整砂輪得到的中凹或中凸廓形曲線函數(shù)Z=f(x)的關(guān)系由下述方程確定 其中r--修整器砂輪的有效工作面上任一回轉(zhuǎn)圓的半徑，方程的參數(shù)變量，r的取值范圍是ri≤r≤ro；x1、x2--被修整砂輪1的廓形曲線的左、右端點(diǎn)的X坐標(biāo)；K(r，x，a)--由變量m、n的方程m2/r2+n2/(rsina)2=1表示的橢圓在m=x點(diǎn)處的曲率K(r,x,a)=|d2ndm2|[1+(dndn)2]32|m=;]]>K(r，x，a)是關(guān)于r，x和a的函數(shù)；R--被修整砂輪1上廓形曲線左端點(diǎn)的半徑。
2.一種如權(quán)利要求1所述的對中凹或中凸廓形超硬磨粒砂輪的修整方法，其特征在于該方法用于對要求具有中凹或中凸廓形的普通砂輪和工件進(jìn)行加工或修整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對中凹或中凸超硬磨粒砂輪的輪廓特形面進(jìn)行修整的方法，屬精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。該方法是被修整砂輪以一定轉(zhuǎn)速繞x軸旋轉(zhuǎn)，砂輪修整器一邊自旋轉(zhuǎn)，一邊沿y方向往復(fù)送進(jìn)作修整運(yùn)動。對于每個修整行程，沿z方向以一定速度逐項(xiàng)進(jìn)給，砂輪修整器自旋轉(zhuǎn)軸線相對于其沿y方向送進(jìn)的垂直方向偏斜一給定角α，α角與砂輪廓形修整量具有一定量關(guān)系。因而可以根據(jù)需修整量的大小，調(diào)整α角的大小，將砂輪廓形修整成任意形狀。
文檔編號B24B53/04GK1102799SQ9411557
公開日1995年5月24日 申請日期1994年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月16日
發(fā)明者馮之敬, 金之垣 申請人:清華大學(xué)