專利名稱：一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，主要解決由磨床剛性不足導(dǎo)致的彈性變形而無法精確控制磨削用量以實(shí)現(xiàn)零件精密磨削加工的問題。
背景技術(shù)：
磨削加工是一種最主要的精密機(jī)械加工方式，通過這種加工方法可以獲得非常高的零件表面質(zhì)量。但是在磨削加工過程中，機(jī)床的彈性變形是難以避免的，這使得零件的加工精度和表面質(zhì)量難以得到有效保證。該發(fā)明除了用于常規(guī)金屬材料(如結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、模具鋼等)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項(xiàng)主要應(yīng)用。由于工程陶瓷材料的硬脆性，磨削力比大和機(jī)床剛度等因素的影響，工程陶瓷材料的精密磨削加工存在很大困難。為保證工程陶瓷的塑性域磨削，需要把磨削用量控制在微米級。在磨削加工過程中，砂輪與工件之間會產(chǎn)生相互作用力，加上磨削系統(tǒng)剛度不足，導(dǎo)致磨削系統(tǒng)的彈性變形對工程陶瓷磨削質(zhì)量有很大影響。為了降低由彈性變形引起的工件加工誤差，改善磨削質(zhì)量，需 要對磨削系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線剛度補(bǔ)償。本發(fā)明中采用了專利ZL201020641069.X( —種基于負(fù)剛度原理的磨削工藝系統(tǒng)剛度補(bǔ)償機(jī)構(gòu))中的一種并聯(lián)三自由度的負(fù)剛度可控的精密磨削工作臺來實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，主要解決由磨床剛性不足導(dǎo)致的彈性變形而無法精確控制磨削用量以實(shí)現(xiàn)零件精密磨削加工的問題。一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，利用一種由3個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動的三自由度柔度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來補(bǔ)償磨床的剛度，其特征在于實(shí)時(shí)測量磨削過程中砂輪與工件之間的磨削力，根據(jù)磨削力的大小調(diào)節(jié)柔度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的負(fù)柔度輸出以補(bǔ)償磨削過程中磨床的彈性變形，該方法包括以下步驟a.測量磨床在實(shí)際磨削面的法向上的剛度和分別繞磨削面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的2個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角剛度；首先測量磨床的靜剛度，包括磨削面的法向上的剛度Kz、分別繞磨削面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的2個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角剛度Ka和Ke。
權(quán)利要求
1.一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，其基于一種由3個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動器驅(qū)動的作為柔度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的三自由度負(fù)柔度可控工作臺來補(bǔ)償磨床的剛度，磨削力測量裝置與磨床相連，信號采集分析系統(tǒng)的輸入輸出分別連接磨削力測量裝置和三自由度柔度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征在于實(shí)時(shí)測量磨削過程中砂輪與工件之間的磨削力，根據(jù)磨削力的大小調(diào)節(jié)柔度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的負(fù)柔度輸出以補(bǔ)償磨削過程中磨床的彈性變形，該方法包括以下步驟 a.測量磨床在實(shí)際磨削面的法向上的剛度和分別繞磨削面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的2個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角剛度； 首先測量磨床的靜剛度，包括磨削面的法向上的剛度Kz、分別繞磨削面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的2個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角剛度Ka和Ke ；
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，其特征在于實(shí)時(shí)測量磨削力的大小，對磨床的剛度進(jìn)行在線補(bǔ)償。補(bǔ)償過程中磨削力在不斷變化，而磨床的剛度不變，工作臺輸出的負(fù)柔度則通過壓電陶瓷驅(qū)動器來調(diào)整使其保持與磨床柔度大小相等方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種基于負(fù)剛度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，其特征在于負(fù)柔度可控工作臺由壓電陶瓷驅(qū)動器來驅(qū)動以保證工作臺有足夠的剛度和精密定位控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于負(fù)柔度原理的磨床剛度補(bǔ)償方法，屬于精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及平面磨削加工過程中磨床因剛性不足而產(chǎn)生的彈性變形。利用一種負(fù)柔度可控工作臺來實(shí)現(xiàn)加工系統(tǒng)剛度的補(bǔ)償，這種裝置由壓電陶瓷驅(qū)動器和柔性機(jī)構(gòu)組成。該方法主要通過如下過程實(shí)現(xiàn)a.測量磨床在實(shí)際磨削面的法向上的剛度和分別繞磨削面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的2個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角剛度；b.分析加工系統(tǒng)的力學(xué)特性，建立工作臺的負(fù)柔度輸出模型；c.搭建相應(yīng)的反饋控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)磨床剛度的在線補(bǔ)償。本發(fā)明能改進(jìn)磨削工藝，提高磨削效率，對于保證磨削用量、磨削表面的平整性和工件的尺寸精度具有重要的應(yīng)用價(jià)值，尤其對工程陶瓷等硬脆材料的磨削加工有重要意義。
文檔編號B24B49/16GK103056772SQ20121057271
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王民, 胡建忠, 昝濤, 姚子良 申請人:北京工業(yè)大學(xué)