[发明专利]一种基于负柔度原理的磨床刚度补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于精密磨削加工技术领域，涉及一种基于负柔度原理的磨床刚度补偿方法，主要解决由磨床刚性不足导致的弹性变形而无法精确控制磨削用量以实现零件精密磨削加工的问题。

背景技术

磨削加工是一种最主要的精密机械加工方式，通过这种加工方法可以获得非常高的零件表面质量。但是在磨削加工过程中，机床的弹性变形是难以避免的，这使得零件的加工精度和表面质量难以得到有效保证。该发明除了用于常规金属材料（如结构钢、工具钢、模具钢等）的磨削加工外，硬脆材料（如工程陶瓷、玻璃等）的磨削加工是它的一项主要应用。

由于工程陶瓷材料的硬脆性，磨削力比大和机床刚度等因素的影响，工程陶瓷材料的精密磨削加工存在很大困难。为保证工程陶瓷的塑性域磨削，需要把磨削用量控制在微米级。在磨削加工过程中，砂轮与工件之间会产生相互作用力，加上磨削系统刚度不足，导致磨削系统的弹性变形对工程陶瓷磨削质量有很大影响。为了降低由弹性变形引起的工件加工误差，改善磨削质量，需要对磨削系统实现在线刚度补偿。

本发明中采用了专利ZL201020641069.X(一种基于负刚度原理的磨削工艺系统刚度补偿机构)中的一种并联三自由度的负刚度可控的精密磨削工作台来实现的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于负柔度原理的磨床刚度补偿方法，主要解决由磨床刚性不足导致的弹性变形而无法精确控制磨削用量以实现零件精密磨削加工的问题。

一种基于负柔度原理的磨床刚度补偿方法，利用一种由3个压电陶瓷驱动器驱动的三自由度柔度补偿机构来补偿磨床的刚度，其特征在于实时测量磨削过程中砂轮与工件之间的磨削力，根据磨削力的大小调节柔度补偿机构的负柔度输出以补偿磨削过程中磨床的弹性变形，该方法包括以下步骤：

a.测量磨床在实际磨削面的法向上的刚度和分别绕磨削面内两个相互垂直的2个轴向旋转的转角刚度；

首先测量磨床的静刚度，包括磨削面的法向上的刚度K_Z、分别绕磨削面内两个相互垂直的2个轴向旋转的转角刚度K_α和K_β。

KZ=ΔFzΔZ---(1)]]>

Kα=ΔMXΔα---(2)]]>

Kβ=ΔMYΔβ---(3)]]>