數(shù)控工具磨床金剛石砂輪自動修整和補償方法

人氣：53發(fā)表時間：2018-01-02【大中小】

1 引言
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。

2 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。

3 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。

4 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。砂輪修整自動控制流程如圖 3 所示

5 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。