一種更換砂輪免對(duì)刀的內(nèi)圓磨削方法
2020-7-9 來(lái)源：武漢--湖北大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 作者：陳濤 王輝輝 楊維明 張玲 胡東紅
摘要：內(nèi)圓磨削過(guò)程中，砂輪的磨損是不可避免的，特別是對(duì)于對(duì)小孔徑內(nèi)圓磨而言，砂輪外徑小，對(duì)工件磨削時(shí)，砂輪損耗較快，當(dāng)砂輪的磨損到達(dá)一定程度，磨削工件質(zhì)量以及效率會(huì)大大降低，所以需要修整砂輪，或者更換新砂輪，從而要重新對(duì)刀，設(shè)置砂輪修整原點(diǎn)和工件坐標(biāo)原點(diǎn) ，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整以后才能磨削出合格工件，可供使用。這個(gè)過(guò)程即費(fèi)時(shí)間也費(fèi)工件，為此我們提出了一種內(nèi)圓磨削更換砂輪免對(duì)刀的方法，建立磨削起始位置和磨削終點(diǎn)位置與砂輪直徑關(guān)系，以及建立當(dāng)前砂輪直徑與砂輪修整量關(guān)系，在更換新的砂輪后，直接調(diào)用砂輪修整程序，對(duì)砂輪進(jìn)行若干次修整后，即可開(kāi)始磨削加工工件。
關(guān)鍵詞：內(nèi)圓磨 對(duì)刀 砂輪更換
內(nèi)圓磨床作為一種精密磨削設(shè)備，廣泛應(yīng)用于中小孔內(nèi)圓磨削加工，由于砂輪轉(zhuǎn)速高，砂輪軸剛性比較差，容易產(chǎn)生彎曲形變與振動(dòng)，導(dǎo)致砂輪工作表面磨粒會(huì)因不均勻磨損而失去正確的幾何形狀[1]。但在砂輪磨削工件過(guò)程中，砂輪磨損程度以及自身保持程度是十分重要的，為了保證內(nèi)圓磨過(guò)程中的磨削質(zhì)量，砂輪要保持良好的表面質(zhì)量，就需要不斷的，均勻地修整砂輪，甚至是更換新的砂輪。由于砂輪尺寸的變化，砂輪和工件的相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生變化，機(jī)床在重新進(jìn)給前必須進(jìn)行砂輪和工件之間位置調(diào)整[2]。在本文中，就是通過(guò)調(diào)整程序中新砂輪直徑參數(shù)，來(lái)調(diào)整砂輪磨削的起始和終點(diǎn)位置來(lái)對(duì)工件進(jìn)行磨削。
同時(shí)在進(jìn)行內(nèi)圓磨削時(shí)，使用的砂輪存在砂輪切削性很快下降，加工狀態(tài)發(fā)生變動(dòng)，磨粒在加工表面容易打滑，難以獲得足夠的砂輪線速度等不利條件，容易造成加工效率下降以及加工精度不穩(wěn)定[3]，因此需要及時(shí)的修整砂輪以及更換新砂輪來(lái)保證加工質(zhì)量和效率。可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)每個(gè)砂輪加工工件的數(shù)量得到砂輪的實(shí)際壽命，研究表明:過(guò)長(zhǎng)的修整間隔并不能提高砂輪的壽命及加工效率,反而會(huì)影響加工工件的質(zhì)量。過(guò)長(zhǎng)的修整間隔會(huì)使砂輪在磨削的過(guò)程中自身?yè)p耗大幅增加,所以過(guò)長(zhǎng)的修整間隔反而會(huì)降低砂輪的使用壽命[4]。所以在砂輪磨削工件過(guò)程中，對(duì)加工工件數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)磨削的工件達(dá)到指定數(shù)量時(shí)，調(diào)用砂輪修整程序?qū)ι拜嗊M(jìn)行修整，或者對(duì)砂輪進(jìn)行更換。
為了避免內(nèi)圓磨床頻繁的砂輪更換帶來(lái)的重新對(duì)刀工件原點(diǎn)、重新對(duì)刀砂輪修整原點(diǎn)和重新試磨工件等繁瑣步驟，提出一種更換砂輪面對(duì)刀的內(nèi)圓磨削方法，能夠有效地提高了加工效率。
1.更換砂輪免對(duì)刀方法簡(jiǎn)介
該方法在更換新砂輪后，不需要對(duì)刀，直接調(diào)用砂輪修整程序，對(duì)砂輪進(jìn)行若干次修整后，即可開(kāi)始磨削加工工件。通過(guò)預(yù)先設(shè)置砂輪修磨工件個(gè)數(shù)，修磨完指定的個(gè)數(shù)工件后，可以自動(dòng)調(diào)用砂輪修整程序?qū)ι拜嗊M(jìn)行修整。若是更換新砂輪，直接修改砂輪直徑參數(shù)，調(diào)用砂輪修整程序進(jìn)行若干次修整，即可開(kāi)始磨削加工工件。
2.方法具體內(nèi)容
2.1建立磨削起始位置和磨削終點(diǎn)位置與砂輪直徑關(guān)系
首先測(cè)量、計(jì)算并記錄新砂輪直徑D0和當(dāng)前砂輪直徑D2，確定磨削起始位置和磨削終點(diǎn)位置的X軸坐標(biāo)值。金剛筆和工件固定在工作臺(tái)上，砂輪固定在砂輪架床身上，砂輪能夠沿X軸方向上下移動(dòng)，也可以沿Z軸方向左右移動(dòng)，砂輪沿X軸靠近金剛筆為X軸負(fù)方向，砂輪沿Z軸靠近工件為Z軸正方向，將新砂輪安裝在砂輪夾頭上，手工操作數(shù)控機(jī)床，令金剛筆接近砂輪表面并留有安全間隙，記錄此時(shí)的機(jī)床X軸坐標(biāo)位置X0；如圖1所示，1—工件，2—金剛筆，3—砂輪，4—砂輪夾頭。將新砂輪安裝在砂輪夾頭上，手工操作數(shù)控機(jī)床，令金剛筆接近砂輪表面并留有一定的安全間隙。
圖1 金剛筆接近砂輪表面存在安全間隙的狀態(tài)圖
手工操作數(shù)控機(jī)床，反復(fù)修整砂輪，直到金剛筆飽滿可靠地對(duì)砂輪進(jìn)行完全的修整如圖2所示，記錄此時(shí)的機(jī)床X軸坐標(biāo)位置X1，測(cè)量并記錄此時(shí)的砂輪直徑D1，記錄當(dāng)前直徑D2=D1，由此，計(jì)算出新砂輪直徑D0，D0含安全間隙，D0為：
（1）
圖2金剛筆飽滿可靠地對(duì)砂輪進(jìn)行完全修整的狀態(tài)圖
將標(biāo)準(zhǔn)工件，內(nèi)徑尺寸為W1，安裝在工作臺(tái)上，手工操作數(shù)控機(jī)床，移動(dòng)砂輪輕觸標(biāo)準(zhǔn)工件表面，記錄當(dāng)前機(jī)床X軸坐標(biāo)位置X2；如圖3所示。
圖3移動(dòng)砂輪輕觸標(biāo)準(zhǔn)工件表面的狀態(tài)圖
將毛坯工件安裝在工作臺(tái)上，手工操作數(shù)控機(jī)床，移動(dòng)砂輪到毛坯工件表面安全間隙處，記錄當(dāng)前機(jī)床X軸坐標(biāo)位置X3；如圖4所示。
圖4移動(dòng)砂輪到毛坯工件表面安全間隙處的狀態(tài)圖
編制磨削加工程序P1。磨削起始位置X軸坐標(biāo)值：
（2） 磨削終點(diǎn)位置X軸坐標(biāo)值：
（3） 運(yùn)行該程序，對(duì)毛坯工件進(jìn)行試磨加工；測(cè)量磨削加工后的工件直徑，記為W2，根據(jù)實(shí)際磨削加工的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)工件的尺寸W1的差，將公式（3）中磨削工件時(shí)的X軸終點(diǎn)坐標(biāo)Xe調(diào)整為Xe’：
（4） 完成了磨削加工程序P1的設(shè)定和磨削尺寸調(diào)整，建立了磨削起始位置和磨削終點(diǎn)位置的X軸坐標(biāo)值與當(dāng)前砂輪直徑D2之間的關(guān)系；建立當(dāng)前砂輪直徑與砂輪修整量關(guān)系，設(shè)定砂輪修整程序P2，并在砂輪修整完成后，將加工工件計(jì)數(shù)清零；設(shè)定內(nèi)圓磨磨削加工主程序P3，使其能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)用磨削加工程序P1，修改加剩余加工工件數(shù)N，剩余加工工件計(jì)數(shù)N為零，則調(diào)用砂輪修整程序P2；更換新砂輪后，不用對(duì)刀，人工將當(dāng)前砂輪直徑D2修改為新砂輪直徑D0，然后直接調(diào)用砂輪修整程序P2若干次；然后，直接開(kāi)始磨削加工工件。
2.2建立當(dāng)前砂輪直徑與砂輪修整量關(guān)系
設(shè)置砂輪修整起始位置為機(jī)床X軸坐標(biāo)
(5) 砂輪修整的終點(diǎn)位置為機(jī)床X軸坐標(biāo)
(6) 其中為砂輪修整量；
設(shè)定砂輪修整程序P2，使其能夠?qū)崿F(xiàn)：若當(dāng)前砂輪直徑D2小于預(yù)先設(shè)定的砂輪最小直徑D3，則提示更換新砂輪；否則，令機(jī)床由砂輪修整起始位置X軸坐標(biāo)開(kāi)始，修整砂輪至砂輪修整終點(diǎn)位置X軸坐標(biāo)；修改當(dāng)前砂輪直徑
（7） 設(shè)置當(dāng)前砂輪可加工工件數(shù)N=m，其中m代表每加工m個(gè)工件，修整一次砂輪；N代表剩余加工工件數(shù)，每加工一個(gè)工件，N的值減1，當(dāng)N減到0，則自動(dòng)調(diào)用砂輪修整程序P2。
2.3內(nèi)圓磨削主程序設(shè)置及更換新砂輪設(shè)置
內(nèi)圓磨削主程序P3中包括在裝上毛坯工件，調(diào)用磨削加工程序P1，提示操作人員取下加工好的工件，裝上毛坯工件；N=N-1；若N>0，直接調(diào)用磨削加工程序P1加工工件；否則，調(diào)用砂輪修整程序P2，然后再調(diào)用磨削加工程序P1。
若安裝新砂輪，則將當(dāng)前砂輪直徑D2修改為新砂輪直徑D0，
（8） 多次調(diào)用砂輪修整程序P2，直到金剛筆飽滿地對(duì)砂輪進(jìn)行修整；執(zhí)行內(nèi)圓磨加工主程序P3，對(duì)工件加工。
3.結(jié)語(yǔ)
（1）砂輪經(jīng)過(guò)多次修整后，修磨效果和安全性會(huì)逐漸降低，需要合理的設(shè)置一個(gè)砂輪最小直徑。同時(shí)在需要設(shè)置合適的砂輪修整間隔，保證砂輪的磨削質(zhì)量以及使用壽命。
（2）最開(kāi)始測(cè)量砂輪直徑時(shí)，砂輪可能不圓導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出砂輪直徑，但是可以確定金剛筆修整后的砂輪直徑，從而反推出新砂輪直徑（包含安全間隙）。
（3）避免每次更換新砂輪后，修整新砂輪、重新對(duì)刀工件原點(diǎn)、重新對(duì)刀砂輪修整原點(diǎn)和重新試磨工件等繁瑣步驟，有效地提高了加工效率。
（4）更換新砂輪后，只需把當(dāng)前砂輪直徑修改為新砂輪直徑，調(diào)用砂輪修整程序，對(duì)砂輪進(jìn)行若干次修整，即可直接磨削加工工件，提高了加工效率。
參考文獻(xiàn)
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