二次旋轉(zhuǎn)內(nèi)曲面精密磨削方法的研究.pdf

1、二次旋轉(zhuǎn)曲面的精密加工件在能源工程、航空航天、光學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。在不同的應(yīng)用場合，旋轉(zhuǎn)曲面精密加工工序一般由精密磨削（或者精密車削）、研磨、拋光等組成，而其中的精密磨削加工技術(shù)是關(guān)鍵。通過提高磨削后的面形精度、改善磨削后的表面粗糙度，就可以提高后續(xù)研磨或拋光的質(zhì)量和效率。在我國，雖然一些技術(shù)和理論問題已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但還有待做進(jìn)一步的探索，至今，大型旋轉(zhuǎn)曲面精密磨削加工問題仍然是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域需要重要突破的

2、問題。
　　目前，針對復(fù)雜的自由曲面尤其是軸對稱二次旋轉(zhuǎn)曲面的磨削加工，主要有以下幾種不同的方式：
　?、俦紊拜喞饨悄ハ鞣?，即通過零件主軸與杯型砂輪主軸成一定角度移動杯型砂輪,利用杯形砂輪的棱角沿著待磨削零件母線進(jìn)給以達(dá)到磨削加工零件的目的。
　　②平面砂輪點(diǎn)磨削法，就是以薄片式砂輪為磨具，對工件進(jìn)行快速點(diǎn)磨削,為了提高磨削系統(tǒng)的剛性，在磨削加工時通常需要轉(zhuǎn)動砂輪或者工件姿態(tài)以使得砂輪主軸與工件磨削表面垂直。

3、　?、矍孳壽E圓弧包絡(luò)磨削法，其中日本學(xué)者Kuriyagawa等，在使用金剛石砂輪對微型陶瓷材料的旋轉(zhuǎn)非球面工件進(jìn)行磨削加工時提出了一種曲面圓弧包絡(luò)磨削加工的概念，這對于旋轉(zhuǎn)非球曲面的精密磨削加工技術(shù)研究有著很大的引導(dǎo)作用。
　　針對大型二次旋轉(zhuǎn)內(nèi)曲面精密磨削課題，本論文提出一種新的大型二次旋轉(zhuǎn)內(nèi)曲面精密磨削原理，進(jìn)行了嚴(yán)格的可行性分析，數(shù)學(xué)建模和仿真研究，最后基于所研發(fā)的工程實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對碳化硅毛坯進(jìn)行了磨削試驗(yàn)研究。
　　本

4、論文的研究工作主要包括以下四個部分：
　　首先，針對二次旋轉(zhuǎn)曲面的精密磨削提出了一種新的磨削原理且進(jìn)行可行性分析，對磨削母線不干涉條件進(jìn)行求解，求出此磨削原理適用的磨削對象，并對典型二次旋轉(zhuǎn)曲面包括旋轉(zhuǎn)拋物面，旋轉(zhuǎn)雙曲面等進(jìn)行分析驗(yàn)證。
　　其次，對砂輪與工件進(jìn)行空間位置標(biāo)定，在加工坐標(biāo)系下建立砂輪與工件的位姿模型，引入等效磨削球概念，對磨削數(shù)控進(jìn)行建模，得出磨削系統(tǒng)數(shù)控參數(shù)與當(dāng)前磨削點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，并提出分層磨削理論，最后對

5、磨削軌跡進(jìn)行離散化處理并完成數(shù)控編程。
　　再次，提出旋轉(zhuǎn)曲面磨削中殘留高度的概念，并基于本文提出的磨削方式對加工件表面的殘留高度進(jìn)行計(jì)算，得出殘留高度的影響參數(shù)，并對不同的參數(shù)對殘留高度值的影響進(jìn)行仿真分析，為提升加工表面質(zhì)量，控制殘留高度進(jìn)行刀軌優(yōu)化。
　　最后，討論砂輪加工過程中的主要磨損形式，分析砂輪磨損后形狀尺寸參數(shù)變化對實(shí)際磨削點(diǎn)位置的影響。進(jìn)行砂輪磨損數(shù)學(xué)建模，對實(shí)際加工表面母線輪廓進(jìn)行仿真分析，揭示砂輪磨損與