[发明专利]精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用，属于精密超精密磨削加工技术领域。

背景技术

精密和超精密加工技术近年来获得飞跃发展。所谓精密超精密磨削加工，就是利用细粒度的磨料和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工，以获得高效率、高加工精度和低表面粗糙度值。其技术关键除磨床本身外，磨削工艺也起着重要作用，其中砂轮作为磨削工具对加工表面成形及表面质量等的影响都起着决定性的作用。精密超精密磨削过程中砂轮高速旋转，其主要误差形式，如磨损、径向误差、轴向误差及安装误差，将不可避免的复映到工件表面，进而影响加工表面高的表面光洁度、面形精度及表面完整性，因此对高速旋转砂轮误差进行补偿就成为精密超精密磨削加工的重中之重。

上海理工大学公开了一种砂轮磨损测量及加工误差补偿装置，包括砂轮架、金刚笔、数控系统、声发射传感器、声发射信号处理装置；金刚石笔作砂轮定位的基准，安装固定在磨床床身上砂轮架前面，砂轮架侧面上固定安装声发射传感器，声发射传感器的输出信号经声发射信号处理装置的滤波和阈值计算后输入至机床数控系统，用于砂轮磨损量的测量并通过数控系统实现磨损量的自动补偿，可在数控磨床上实现砂轮磨损的自动测量与补偿；此方法仅着眼于砂轮磨损测量，没有把砂轮作为一个整体进行研究；此外，在磨削过程中由于超硬磨粒砂轮的引入，其磨损程度在短期不会发生太明显的变化，因而实时自动测量与补偿没有太大的必要性，且在一定程度上增加了加工成本，不能很好的实现误差的补偿。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提出了一种精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用，实现了砂轮半径的在线测量。

为实现上述目的，本发明的径向误差补偿方法包括以下操作步骤：

步骤一：确定砂轮半径：

a、通过激光光源发出光线，经光学系统传播，调整旋转砂轮位置使光线接触砂轮边缘点，再经反射镜反射至面阵CCD，采集砂轮边缘点相对应的坐标值（x_i，z_i）；

b、重复步骤a采集多个砂轮边缘点相对应的坐标值；

c、任选四个点A、B、C和D，根据数学原理，确定两截线AB和CD，通过将两截线AB和CD中垂线相交确定圆心S′；

d、重复步骤a到步骤c，确定多个圆心位置；

e、将步骤d中所获得的多个圆心位置通过直接最小二乘法确定中心坐标S（x_S，z_S）；

f、通过公式（Ⅰ）获得中心S到各个砂轮边缘点的距离r_i，即：

ri=(xS-xi)2+(zS-zi)2---(I)]]>

g、将步骤f中获得的中心S到N个测量点的距离通过公式（Ⅱ）确定砂轮半径r，即：