[发明专利]利用圆弧阵列砂轮磨削高次曲线截面柱面阵列结构的方法

说明书

本发明公开了一种利用圆弧阵列砂轮磨削高次曲线截面柱面阵列结构的方法，将砂轮修整成截面为重复k次的圆弧阵列结构，根据曲线相切原理利用圆弧阵列砂轮对阵列柱面进行变切点往复磨削，在柱面高次曲线截面平面内砂轮的运动轨迹是与高次曲线距离为r的等距的平行线。砂轮在高次曲线截面平面内变化一次切点后，在垂直高次曲线截面平面方向做一次往复运动，完成柱面的一条母线磨削。由于砂轮具有阵列结构，因此只要完成阵列结构中一个柱面结构单元的磨削，即可实现全部高次曲线截面柱面阵列的磨削加工。且砂轮截面单元结构被修整成圆弧后，利用机床的插补运动保证砂轮与工件的切点形成高次曲线，对阵列结构进行变切点磨削，磨削精度高。

技术领域

本发明涉及一种磨削加工方法，利用圆弧阵列砂轮对高次曲线截面柱面阵列进行变切点精密磨削，只需对阵列单元进行一次磨削循环即可完成阵列结构的成形磨削。

背景技术

在汽车、电子和光学等行业中需要对大量的高次曲线截面柱面阵列结构进行加工，并且对形状精度和表面质量的要求越来越高。目前对阵列结构进行精密磨削的方法，主要可以分为两类，第一类是将砂轮截面修整成与阵列结构相匹配的形状，直接对阵列结构进行仿形磨削。这种方法的优点是加工效率高，但是工件是砂轮形状的直接复写，因此磨削精度差。尤其是砂轮在磨削过程中的不断磨损，造成工件加工精度的一致性很差。第二类是使用圆弧截面砂轮，利用机床的插补运动使砂轮与工件的切点形成高次曲线，对阵列结构进行变切点磨削。这种方法的优点是砂轮磨损均匀，磨削精度高，但是需要对阵列结构进行逐一重复磨削，因此加工效率低。综上所述，需要发明一种新的兼顾磨削精度和效率的高次曲线截面柱面阵列结构的精密磨削方法。

发明内容

本发明的目的是为解决高次曲线截面柱面阵列结构磨削过程中，使用阵列仿形砂轮磨削，砂轮磨损严重；使用单一圆弧砂轮磨削，需要对阵列结构单元进行重复磨削，导致工件加工周期长、成本高的问题，提出一种利用圆弧阵列砂轮变切点精密磨削高次曲线截面柱面阵列结构的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

利用圆弧阵列砂轮变切点精密磨削高次曲线截面柱面阵列结构的方法，其特征在于，根据待加工柱面的结构，确定砂轮圆弧阵列中圆弧单元的个数以及每个圆弧单元的半径；根据确定的圆弧单元的半径和圆弧单元结构的个数将砂轮修整成截面为重复k次的圆弧阵列结构，再利用修整后的砂轮对待加工的柱面进行变切点往复磨削，砂轮只要完成高次曲线截面柱面中一个柱面单元的磨削，即可实现全部高次曲线截面柱面阵列的磨削加工。

进一步的，所述待加工柱面的高次曲线单元截面上任一点坐标(x,y)采用下式表示：

式子中，R是高次曲线的顶点圆半径，K是圆锥系数，A₁，A₂…A_n是高次项系数，n≥1，n为自然数。

进一步的，砂轮圆弧阵列结构中每个圆弧结构单元半径为r，需满足条件0＜r＜R。

进一步的，在待加工柱面的高次曲线截面平面内砂轮的运动轨迹是与高次曲线距离为r的等距的平行线。

进一步的，砂轮在待加工柱面的高次曲线截面平面内变化一次切点后，在垂直高次曲线截面平面方向做一次往复运动，完成柱面的一条母线磨削，由于砂轮具有阵列结构，因此只要完成阵列结构中一个柱面结构单元的磨削，即可实现全部高次曲线截面柱面阵列的磨削加工。

进一步的，所述的k的取值与磨削高次曲线截面柱面阵列结构的单元结构重复次数相等。

本发明的有益效果如下：

本发明通过将砂轮修整成截面为重复k次的圆弧阵列结构，因此只要完成阵列结构中一个柱面结构单元的磨削，即可实现全部高次曲线截面柱面阵列的磨削加工，大幅缩短加工时间。且砂轮截面单元结构被修整成圆弧后，利用机床的插补运动保证砂轮与工件的切点形成高次曲线，对阵列结构进行变切点磨削，砂轮磨损均匀，磨削精度高。