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數(shù)控工具磨床金剛石砂輪自動修整和補償方法

文章出處: 作者: 人氣:2655 發(fā)表時間:2016/12/28

      全自動數(shù)控磨削技術的發(fā)展,對其配套設備提出了高要求。作為配套技術之一的在線全自動砂輪修整技術,必須滿足現(xiàn)代數(shù)控磨削工藝的需要,使其向著高精度、超穩(wěn)定、全自控的方向發(fā)展。金剛石砂輪作為高效磨削工具被廣泛應用在硬質(zhì)合金、陶瓷、CBN等超硬材料的加工領域。金剛石砂輪的修整和自動補償方法決定了全自動數(shù)控磨削機床的性能,很大程度上決定了砂輪的使用性能和使用壽命。

      金剛石砂輪修整原理

 

      金剛石砂輪修整方法是影響砂輪磨削性能的重要因素,修整方法的合理選擇將直接影響工件的表面質(zhì)量和磨削精度。目前常用的金剛石砂輪修整方法有:在線電解修整、電火花砂輪修整、杯形砂輪修整、電解—機械復合修整和激光修整。由于杯形砂輪修整方法較其他修整方法操作簡單易于實現(xiàn),因此本文采用GC杯形砂輪修整技術對金剛石砂輪進行自動修整。

 

      對于金剛石砂輪這種超硬磨料砂輪的修整通常分為兩個階段:整形和修銳。整形是對砂輪進行微量切削,其目的是去除初始安裝后砂輪的形狀誤差和表面缺陷,保證砂輪的幾何形狀精度。修銳是因砂輪工作一段時間后鈍化,為了使切削微刃突出結合劑并具有適當高度,在磨粒間形成足夠的容屑空間,并使單位面積上的有效磨粒數(shù)盡可能多。

 

      GC杯形砂輪修整碗型金剛石砂輪的方法

 

      實際修整時,GC杯形砂輪與碗型金剛石砂輪之間的幾何關系及運動形式如圖1所示。碗型金剛石砂輪與GC杯形砂輪磨削帶完全交錯貼合,分別以一定轉速轉動,修整輪和砂輪的轉動線速度比定位8:1。修整輪固定,金剛石砂輪沿軸線方向作修整進給,使GC杯形砂輪和碗型金剛石砂輪形成相互去磨料磨削。通過兩砂輪端面的對磨,去除金剛石砂輪鈍化磨粒,形成容屑空間,使金剛石砂輪表面重新銳化,達到修整目的。

 

      砂輪修整全自動控制方法

 

      在磨削加工中,砂輪的磨損狀態(tài)是影響磨削質(zhì)量的一個重要因素。該數(shù)控工具磨床可在刀片加工磨削的全過程中對砂輪狀態(tài)進行實時監(jiān)測。根據(jù)加工刀片尺寸和材料的不同,需要磨削去除的體積和磨削時間也不同。綜合考慮各個因素,設定自動修整的間隔。通過對砂輪磨削刀片次數(shù)計數(shù),并實時的將其與系統(tǒng)設定的修整間隔比較。當磨削次數(shù)達到設定的修整間隔次數(shù)時,在NC程序中自動調(diào)用修整模塊,實現(xiàn)砂輪的自動修整。為了保證機床運行安全,該控制方法還加入了對砂輪壽命和修整輪壽命的實時監(jiān)控。只要檢測到本次修整將可能導致砂輪或修整輪到達預警厚度,機床將自動發(fā)出報警信號,停機等待人工處理。如果砂輪和修整輪均未到達報警厚度,則修整順利進行。修整結束后,通過數(shù)據(jù)處理,輸出砂輪修整后的補償值。

 

      砂輪修整的補償方法

 

      被加工工件尺寸的一致性,很大程度上取決于工藝系統(tǒng)狀態(tài)的一致性。砂輪被修整一次之后,磨料厚度減少,砂輪端面到指定標定位置發(fā)生了變化,這就導致整個工藝系統(tǒng)狀態(tài)的改變,被加工工件的尺寸也會發(fā)生變化,無法保證尺寸一致性。因此,對于砂輪修整之后的補償顯得尤為重要。

 

      分析砂輪修整的過程,是兩個磨具的相互磨削,不僅砂輪磨料厚度會減小,修整輪的磨料厚度也會減少,是一個綜合作用的結果。因此,采用多次試驗的方法,確定了砂輪修整的補償方法。

 

      由于金剛石砂輪的硬度和耐磨性遠大于GC杯形修整輪??梢灶A見,在一次修整過程中,金剛石砂輪減少的磨料厚度遠小于修整輪減少的磨料厚度。如圖4所示,修整輪位置固定,修整時砂輪沿進給方向前進一個修整量,由于相互磨削作用,砂輪和修整輪厚度同時減少。他們之間的關系為:修整量=砂輪減少量修整輪減少量。為了保證被加工工件的尺寸一致性,應該補償修整之后砂輪的減少量。實際修整試驗數(shù)據(jù)表明,修整量為0.03mm時,砂輪減薄量為0.0015mm,修整輪減薄量為0.0275mm。

 

      結語

 

      該砂輪修整自動控制方法和補償方法,已經(jīng)在項目開發(fā)的工具磨床上得到實際應用。通過長時間不間斷的連續(xù)試磨,機床所加工工件的尺寸一致性控制在5μm以內(nèi),該方法的實際效果得到驗證。

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