本發(fā)明涉及一種加工工藝，特別涉及一種超精密磨削異型薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)球頭砂輪在位修整方法。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對零件的加工質(zhì)量提出了越來越苛刻的要求，同時(shí)零件所選用的材料也傾向于熔融石英、陶瓷等硬脆材料，該類材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，硬度高等特點(diǎn)，但也為其加工帶來了困難。為了滿足該類材料的加工要求，超精密磨削是一種很有發(fā)展前景的加工方法。對于一些異型結(jié)構(gòu)同時(shí)具有小曲率半徑內(nèi)凹面類零件的超精密磨削加工，常規(guī)的砂輪無法實(shí)現(xiàn)其磨削加工，因此需要采用一種小尺寸的金屬基金剛石球頭砂輪。金屬基金剛石砂輪很好的將金屬基體的耐磨性和金剛石磨粒的磨削性能結(jié)合起來。但這些優(yōu)點(diǎn)也使得金屬基金剛石砂輪修整較為困難，現(xiàn)有的機(jī)械修整方法很難實(shí)現(xiàn)其高精度修整，所以需要采用電火花修整。而對于小直徑的金屬基金剛石球頭砂輪在進(jìn)行超精密磨削時(shí)，球頭砂輪的磨損是不容忽視的問題，磨損的球頭砂輪將會嚴(yán)重影響工件的面形精度和加工表面質(zhì)量，所以需要提出一種在位球頭砂輪電火花修整方法。同時(shí)砂輪修整時(shí)機(jī)的判斷也是一個非常關(guān)鍵的因素，修整過早則會浪費(fèi)砂輪并增加加工總體時(shí)間，修整過晚則會影響超精密磨削后工件的表面質(zhì)量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述不足，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)在磨削加工過程中對小直徑球頭砂輪6磨損狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以判斷球頭砂輪是否需要在位電火花修整；并且能夠?qū)η蝾^砂輪在位修整過程中電火花放電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測以保證球頭砂輪的修整精度和修整質(zhì)量；最后能夠?qū)崿F(xiàn)球頭砂輪修整后無需重新對刀即可繼續(xù)完成暫停的超精密磨削加工過程的超精密磨削異型薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)球頭砂輪在位修整方法。本發(fā)明的超精密磨削異型薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)球頭砂輪在位修整方法，所述方法基于加工裝置實(shí)現(xiàn)，所述加工裝置包括磨削裝置、工件主軸8、電火花修整裝置、四個對刀與監(jiān)測裝置和移動平臺2；工件主軸8和電火花修整裝置并排設(shè)置在移動平臺2上；2號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在磨削主軸的對面，2號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與磨削主軸的軸線在同一直線上，用于在超精密磨削前，和1號對刀檢測裝置相配合對異型薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行對刀；1號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在磨削主軸的側(cè)面，1號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與磨削主軸的軸線垂直，用于超精密磨削過程中對加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；3號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在電火花修整裝置的對面，3號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與電火花修整裝置的軸線在同一直線上，3號對刀與監(jiān)測裝置與4號對刀裝置相互配合用于實(shí)現(xiàn)電火花修整前修整電極和球頭砂輪6相對位置的對刀；4號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在電火花修整裝置的側(cè)面，4號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與電火花修整裝置的軸線垂直；4號對刀裝置用于修整過程中電火花放電狀態(tài)的監(jiān)測；磨削裝置位于工件主軸8和電火花修整裝置的上方；磨削裝置為利用球頭砂輪6對工件主軸8上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行超精密磨削，同時(shí)通過調(diào)節(jié)移動平臺2的位置，電火花修整裝置利用修整電極對所述球頭砂輪6進(jìn)行在位修整；球頭砂輪6半徑小于4mm；所述方法包括如下步驟：步驟一：調(diào)整移動平臺2和磨削裝置，使球頭砂輪6位于電火花修整的位置，利用3號和4號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的球心位置進(jìn)行標(biāo)定，獲得在位修整時(shí)的球心位置和修整電極的進(jìn)給位置；步驟二：調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于超精密磨削的位置，利用1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的球心進(jìn)行標(biāo)定，獲得超精密磨削時(shí)對球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置，調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于所述對球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置；步驟三：利用球頭砂輪6對磨削主軸上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行超精密磨削，1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的磨損程度進(jìn)行監(jiān)測，判斷砂輪磨損程度及是否需要修整，若是，暫停超精密磨削，記錄異型薄壁結(jié)構(gòu)件的加工位置，則轉(zhuǎn)入步驟四，若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟三；步驟四：調(diào)整移動平臺2和磨削裝置，使球頭砂輪6位于步驟一獲得的在位修整時(shí)的球心位置；步驟五：電火花修整裝置利用修整電極對球頭砂輪6進(jìn)行在位電火花修整，利用4號對刀與監(jiān)測裝置監(jiān)測球頭砂輪6修整狀態(tài)，若球頭砂輪6的修整達(dá)到使用要求，則轉(zhuǎn)入步驟六，若否，重復(fù)執(zhí)行步驟五；步驟六：確定修整后與修整前的球頭砂輪6沿砂輪軸線的運(yùn)動距離，根據(jù)該距離，使球頭砂輪6回到超精密磨削時(shí)的球心位置；步驟七：將球頭砂輪6移動到步驟三中記錄的異型薄壁結(jié)構(gòu)件的加工位置處，轉(zhuǎn)入步驟三。優(yōu)選的是，所述移動平臺2包括工作臺、x軸運(yùn)動平臺和y軸運(yùn)動平臺，工件主軸8和電火花修整裝置并排設(shè)置在工作臺上，x軸運(yùn)動平臺和y軸運(yùn)動平臺通過“十”字堆疊形式安裝，用于控制工件主軸8和電火花修整裝置在x軸方向和y軸方向運(yùn)動；工件主軸8的軸線方向?yàn)閤軸方向；所述磨削裝置包括c軸轉(zhuǎn)臺3、位移平臺4、u軸定位平臺5、z軸運(yùn)動平臺、球頭砂輪6和砂輪主軸7；球頭砂輪6安裝在砂輪主軸7上；c軸轉(zhuǎn)臺3的下端與位移平臺4連接，u軸定位平臺5的上端安裝在位移平臺4的運(yùn)動部件上，u軸定位平臺5的下端與砂輪主軸7中段固定連接，砂輪主軸7呈傾斜狀，砂輪主軸7位于磨削主軸的上方；z軸運(yùn)動平臺，用于帶動c軸轉(zhuǎn)臺3上下運(yùn)動，進(jìn)而帶動砂輪主軸7上下運(yùn)動；所述電火花修整裝置包括修整電極主軸、修整電極和電極運(yùn)動平臺；修整電極安裝在修整電極主軸的軸孔內(nèi)，修整電極主軸固定在運(yùn)動平臺上；所述c軸轉(zhuǎn)臺3的旋轉(zhuǎn)角度范圍為360°；所述步驟一包括：步驟一一：調(diào)整移動平臺2，使球頭砂輪6位于電火花修整的位置，調(diào)整c軸轉(zhuǎn)臺3使球頭砂輪6的軸線與yz軸所在平面的夾角為α，α值為26.19°；步驟一二：利用3號對刀與監(jiān)測裝置獲得修整電極端部和球頭砂輪6的圖像，并獲得球心坐標(biāo)，得到球頭砂輪6的球心與修整電極的軸線在x軸方向的差值δx，同時(shí)獲得球頭砂輪6球心與修整電極的軸線在z方向的差值δz，將x運(yùn)動平臺移動-δx，同時(shí)z軸運(yùn)動平臺移動-δz，并記錄x軸運(yùn)動平臺數(shù)值；步驟一三：利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得修整電極和球頭砂輪6圖像，同時(shí)在修整電極圖像上下邊分別拾取n個點(diǎn)，獲得該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)獲得修整電極的軸線在z軸的坐標(biāo)zd；在球頭砂輪6圖像的上邊和下邊分別拾取n個點(diǎn)，獲得該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)獲得球頭砂輪6在yz軸平面的軸線方程；步驟一四：根據(jù)步驟一三中的修整電極的軸線坐標(biāo)與球頭砂輪6的軸線方程，獲取電極的軸線與球頭砂輪6的軸線的交點(diǎn)，得到n/2組y軸的值，對n/2組y軸的值求平均，獲得yo；zd和yo為球頭砂輪6在位修整時(shí)的球心位置；步驟一五：控制u軸定位平臺5和z軸運(yùn)動平臺使球頭砂輪6的球心沿砂輪軸線方向運(yùn)動到步驟一四獲得的在位修整時(shí)的球心位置處，并記錄此時(shí)y軸運(yùn)動平臺、z軸運(yùn)動平臺和u軸運(yùn)動平臺的數(shù)值，結(jié)合步驟一二中記錄的x軸運(yùn)動平臺數(shù)值，作為在位修整時(shí)的球心位置；步驟一六：將球頭砂輪6撤回，并將修整電極前端運(yùn)動到修整電極的z軸的坐標(biāo)zd處，同時(shí)繼續(xù)向正方向運(yùn)動的距離，確定修整電極的進(jìn)給位置，r表示球頭砂輪6半徑。優(yōu)選的是，所述步驟二包括：步驟二一：調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于超精密磨削的位置，將1號對刀與監(jiān)測裝置的相機(jī)放大倍數(shù)調(diào)到最小并聯(lián)合移動x軸運(yùn)動平臺、y軸運(yùn)動平臺和z軸運(yùn)動平臺，使球頭砂輪6出現(xiàn)在相機(jī)的視野中；步驟二二：將相機(jī)的放大倍數(shù)調(diào)大，并使球頭砂輪6充滿視野，同時(shí)調(diào)節(jié)x軸運(yùn)動平臺、z軸運(yùn)動平臺，將球頭砂輪6移到視野中間，并移動y軸運(yùn)動平臺使球頭砂輪6成像清晰，記錄此時(shí)x軸運(yùn)動平臺、y軸運(yùn)動平臺和z軸運(yùn)動平臺的運(yùn)動數(shù)值，用于作為超精密磨削過程中球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置。優(yōu)選的是，所述步驟三包括：步驟三一：利用球頭砂輪6對磨削主軸上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行超精密磨削，1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6進(jìn)行圖像采集；步驟三二：獲取采集的圖像中的砂輪輪廓，用兩個同心圓逼近該砂輪輪廓，當(dāng)兩個同心圓間的半徑差為設(shè)定值時(shí)，則確定球頭砂輪6需要修整，轉(zhuǎn)入步驟四；否則，轉(zhuǎn)入步驟三一。優(yōu)選的是，所述步驟五包括：步驟五一：電火花修整裝置利用電極對球頭砂輪6進(jìn)行在位電火花修整，利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得清晰的球頭砂輪6修整圖像；步驟五二：利用4號對刀與監(jiān)測裝置觀察電火花放電狀態(tài)，若電火花放電穩(wěn)定，則保持修整電極的進(jìn)給速度不變，若電火花放電不連續(xù)，則增加修整電極的進(jìn)給速度，若電火花放電過強(qiáng)，則放緩修整電極的進(jìn)給速度；步驟五三：當(dāng)修整電極進(jìn)給到步驟一中確定的修整電極的進(jìn)給位置時(shí)，修整電極退出4號對刀與監(jiān)測裝置相機(jī)的視野，利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得球頭砂輪6的圖像，在該圖像中的球心處作標(biāo)準(zhǔn)直徑的圓去擬合處理后砂輪邊界，若球頭砂輪6的修整達(dá)到使用要求，則停止修整；當(dāng)不滿足使用要求時(shí)，預(yù)估球頭砂輪6直徑的差值，將修整電極運(yùn)動至步驟一中確定的修整電極的進(jìn)給位置，轉(zhuǎn)入步驟五一。上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來替代，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)超精密磨削異型復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁件時(shí)小直徑球頭砂輪6在位電火花修整，首先需要標(biāo)定小直徑球頭砂輪6在修整工位時(shí)的球心坐標(biāo)及修整電極位置坐標(biāo)；然后標(biāo)定球頭砂輪6距對刀與監(jiān)測裝置的位置坐標(biāo)；在進(jìn)行超精密磨削過程中對小直徑球頭進(jìn)行監(jiān)測并判斷砂輪的磨損狀態(tài)，以便對其進(jìn)行在位電火花修整；暫停超精密磨削過程以對球頭砂輪6進(jìn)行在位修整，并采用對刀與監(jiān)測裝置監(jiān)測電火花放電狀態(tài)及球頭砂輪6的修整質(zhì)量；修整后調(diào)整砂輪的球心位置，尋找磨削加工時(shí)的程序原點(diǎn)，并繼續(xù)未完成的超精密磨削加工過程。本發(fā)明的有益效果在于：(1)能夠保證小直徑球頭砂輪6在位修整質(zhì)量，對于2-4mm的小直徑球頭砂輪6修整后的面形精度小于2.5μm，直徑介于1.895-1.905mm之間；(2)能夠方便而快捷的采用對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的磨損狀態(tài)進(jìn)行在位監(jiān)測，檢測精度為2μm，并判斷砂輪是否需要在位修整；(3)能夠在位監(jiān)測電火花修整球頭砂輪6時(shí)電火花放電狀態(tài)，以便隨時(shí)調(diào)整電極的進(jìn)給速度，調(diào)整范圍為5-20μm/min，從而保證砂輪較高的修整質(zhì)量；(4)可以隨時(shí)獲取球頭砂輪6圖像，并判斷球頭砂輪6在位修整的質(zhì)量，以判斷砂輪是否達(dá)到了加工所需要的修整要求，輪廓誤差的判斷精度為2.5μm；(5)該工藝方法的操作簡單，實(shí)現(xiàn)方便，快捷，無需重復(fù)修整和磨削的對刀過程，顯著減少總體的超精密磨削異型結(jié)構(gòu)薄壁件的時(shí)間。附圖說明圖1為具體實(shí)施方式中的加工裝置的原理示意圖；圖2為磨削裝置超精密磨削異型薄壁結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(a)和圖3(b)為球頭砂輪6軸線空間位置對刀示意圖；圖4(a)至圖4(c)為球頭砂輪6修整位置標(biāo)定方法示意圖及標(biāo)定圖像；圖5為球頭砂輪6和對刀與監(jiān)測裝置位置示意圖；圖6(a)和圖6(b)分別為球頭砂輪6磨損監(jiān)測的圖像和處理；圖7為球頭砂輪6修整砂輪位置的調(diào)整示意圖；圖8(a)至圖8(c)為球頭砂輪6修整時(shí)對刀與監(jiān)測裝置監(jiān)測的示意圖；圖9為球形砂輪修整后球心位置調(diào)整示意圖；圖10為球頭砂輪6在位修整效果圖，圖中橫坐標(biāo)為毫米、縱坐標(biāo)均為微米。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。本實(shí)施方式所述的超精密磨削異型薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)球頭砂輪在位修整方法，所述方法基于加工裝置實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，該加工裝置包括磨削裝置、工件主軸8、電火花修整裝置、四個對刀與監(jiān)測裝置和移動平臺2；工件主軸8和電火花修整裝置并排設(shè)置在移動平臺2上；2號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在磨削主軸的對面，2號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與磨削主軸的軸線在同一直線上，用于在超精密磨削前，和1號對刀檢測裝置相配合對異型薄壁結(jié)構(gòu)件9進(jìn)行對刀；1號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在磨削主軸的側(cè)面，1號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與磨削主軸的軸線垂直，用于超精密磨削過程中對加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；3號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在電火花修整裝置的對面，3號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與電火花修整裝置的軸線在同一直線上，3號對刀與監(jiān)測裝置與4號對刀裝置相互配合用于實(shí)現(xiàn)電火花修整前修整電極和球頭砂輪6相對位置的對刀；4號對刀與監(jiān)測裝置設(shè)置在電火花修整裝置的側(cè)面，4號對刀與監(jiān)測裝置的軸線與電火花修整裝置的軸線垂直；4號對刀裝置用于修整過程中電火花放電狀態(tài)的監(jiān)測；磨削裝置位于工件主軸8和電火花修整裝置的上方；磨削裝置為利用球頭砂輪6對工件主軸8上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件9進(jìn)行超精密磨削，同時(shí)通過調(diào)節(jié)移動平臺2的位置，電火花修整裝置利用修整電極對所述球頭砂輪6進(jìn)行在位修整；球頭砂輪6半徑小于4mm；所述方法包括如下步驟：步驟一：調(diào)整移動平臺2和磨削裝置，使球頭砂輪6位于電火花修整的位置，利用3號和4號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的球心位置進(jìn)行標(biāo)定，獲得在位修整時(shí)的球心位置和修整電極的進(jìn)給位置；該步驟中在超精密磨削加工異型薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁件前，對球頭砂輪6在位修整時(shí)球心位置進(jìn)行標(biāo)定是為了在后續(xù)的加工過程中，砂輪產(chǎn)生對加工具有影響的磨損時(shí)直接尋找球心標(biāo)定點(diǎn)即可獲得砂輪與電極間的相對位置關(guān)系；步驟二：調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于超精密磨削的位置，利用1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的球心進(jìn)行標(biāo)定，獲得超精密磨削時(shí)對球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置，調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于所述對球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置；該步驟中的超精密磨削加工異型結(jié)構(gòu)件前，對球頭砂輪6球心與對刀與監(jiān)測裝置間的相對位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，是為了將該坐標(biāo)編寫至加工程序中，以便在加工到某一程序段時(shí)自動對球頭砂輪6進(jìn)行圖像采集，以監(jiān)測其磨損狀態(tài)；步驟三：利用球頭砂輪6對磨削主軸上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件9進(jìn)行超精密磨削，1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6的磨損程度進(jìn)行監(jiān)測，判斷砂輪磨損程度及是否需要修整，若是，暫停超精密磨削，記錄異型薄壁結(jié)構(gòu)件9的加工位置，則轉(zhuǎn)入步驟四，若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟三；該步驟中球頭砂輪6在線監(jiān)測是為了判斷砂輪磨損是否到達(dá)應(yīng)該進(jìn)行在位修整的狀態(tài)，以便隨時(shí)對其進(jìn)行在位電火花修整；步驟四：調(diào)整移動平臺2和磨削裝置，使球頭砂輪6位于步驟一獲得的在位修整時(shí)的球心位置；該步驟中尋找的球頭砂輪6在位修整時(shí)球心的位置坐標(biāo)即為步驟一中標(biāo)定的坐標(biāo)，方便而快捷，同時(shí)無需在每次進(jìn)行球頭砂輪6在位修整時(shí)都要進(jìn)行修整前的對刀工作；步驟五：電火花修整裝置利用修整電極對球頭砂輪6進(jìn)行在位電火花修整，利用4號對刀與監(jiān)測裝置監(jiān)測球頭砂輪6修整狀態(tài)，若球頭砂輪6的修整達(dá)到使用要求，則轉(zhuǎn)入步驟六，若否，重復(fù)執(zhí)行步驟五；步驟五中需要在線監(jiān)測球頭砂輪6電火花修整過程中放電狀態(tài)，以便調(diào)整電極的進(jìn)給速度，保證獲得較高修整質(zhì)量，同時(shí)在修整過程快完成時(shí)對砂輪的圖像進(jìn)行采集，以判斷砂輪是否滿足加工要求；步驟六：確定修整后與修整前的球頭砂輪6沿砂輪軸線的運(yùn)動距離，根據(jù)該距離，使球頭砂輪6回到超精密磨削時(shí)的球心位置；該步驟中的球頭砂輪6主軸安裝于轉(zhuǎn)臺上，可隨轉(zhuǎn)臺360度旋轉(zhuǎn)，因此為了保證在旋轉(zhuǎn)過程中球頭砂輪6球心空間位置不發(fā)生改變，砂輪球心應(yīng)該調(diào)整到轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線上；步驟七：將球頭砂輪6移動到步驟三中記錄的異型薄壁結(jié)構(gòu)件9的加工位置處，轉(zhuǎn)入步驟三；該步驟中為了在不需要重新對刀的基礎(chǔ)上，回到超精密磨削工位對工件繼續(xù)進(jìn)行超精密磨削，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測砂輪的狀態(tài)，并重復(fù)在位修整過程；優(yōu)選實(shí)施例中，移動平臺2包括工作臺、x軸運(yùn)動平臺和y軸運(yùn)動平臺，工件主軸8和電火花修整裝置并排設(shè)置在工作臺上，x軸運(yùn)動平臺和y軸運(yùn)動平臺通過“十”字堆疊形式安裝，用于控制工件主軸8和電火花修整裝置在x軸方向和y軸方向運(yùn)動；工件主軸8的軸線方向?yàn)閤軸方向；如圖2所示，所述磨削裝置包括c軸轉(zhuǎn)臺3、位移平臺4、u軸定位平臺5、z軸運(yùn)動平臺、球頭砂輪6和砂輪主軸7；球頭砂輪6安裝在砂輪主軸7上；c軸轉(zhuǎn)臺3的下端與位移平臺4連接，u軸定位平臺5的上端安裝在位移平臺4的運(yùn)動部件上，u軸定位平臺5的下端與砂輪主軸7中段固定連接，砂輪主軸7呈傾斜狀，砂輪主軸7位于磨削主軸的上方；z軸運(yùn)動平臺，用于帶動c軸轉(zhuǎn)臺3上下運(yùn)動，進(jìn)而帶動砂輪主軸7上下運(yùn)動；所述電火花修整裝置包括修整電極主軸、修整電極和電極運(yùn)動平臺；修整電極安裝在修整電極主軸的軸孔內(nèi)，修整電極主軸固定在運(yùn)動平臺上；所述c軸轉(zhuǎn)臺3的旋轉(zhuǎn)角度范圍為360°；所述步驟一包括：步驟一一：調(diào)整移動平臺2，使球頭砂輪6位于電火花修整的位置，調(diào)整c軸轉(zhuǎn)臺3使球頭砂輪6的軸線與yz軸所在平面的夾角為α，α值為26.19°；因球頭砂輪6的主軸為傾斜放置并與xy平面成38°傾角，為了保證在電極軸線與砂輪軸線形成的平面內(nèi)二者的夾角，需要通過調(diào)整c軸轉(zhuǎn)臺3使砂輪軸線與yz平面的夾角為α，如圖2所示，α值為26.19°，可通過式(1)獲得；步驟一二：利用3號對刀與監(jiān)測裝置獲得修整電極端部和球頭砂輪6的圖像，并獲得球心坐標(biāo)，得到球頭砂輪6的球心與修整電極的軸線在x軸方向的差值δx，如圖3(a)所示，同時(shí)獲得球頭砂輪6球心與修整電極的軸線在z方向的差值δz，，如圖3(b)所示，將x運(yùn)動平臺移動-δx，同時(shí)z軸運(yùn)動平臺移動-δz，并記錄x軸運(yùn)動平臺數(shù)值，完成x方向的標(biāo)定；本步驟中對球頭砂輪6的圖像進(jìn)行二值化處理和經(jīng)典的hough變換以獲得球心坐標(biāo)；步驟一三：利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得修整電極和球頭砂輪6圖像，同時(shí)在修整電極圖像上下邊分別拾取n個點(diǎn)，獲得該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)獲得修整電極的軸線在z軸的坐標(biāo)zd；在球頭砂輪6圖像的上邊和下邊分別拾取n個點(diǎn)，獲得該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)，并根據(jù)該2n個點(diǎn)的坐標(biāo)獲得球頭砂輪6在yz軸平面的軸線方程：本實(shí)施方式中，分別在電極的上、下邊緣上任選兩個點(diǎn)，在球頭砂輪6的上、下邊緣也任選兩點(diǎn)，并獲得這些點(diǎn)在z和y方向上的坐標(biāo)，如圖4(a)所示。因電極與y方向平行放置，所以電極軸線坐標(biāo)為:而砂輪軸線在yz平面內(nèi)的方程可以假設(shè)為：z＝ay+b(3)b10和b20連線的中點(diǎn)及b11和b21連線的中點(diǎn)都在砂輪軸線上，因此可以得到軸線上的兩點(diǎn)為和將n1和n2帶入式(3)中，獲得砂輪桿中心線方程：結(jié)合式(2)和式(4)可以得到電極軸線和砂輪軸線的交點(diǎn)為：所獲得的交點(diǎn)即球頭砂輪6修整后球心位置。步驟一四：根據(jù)步驟一三中的修整電極的軸線坐標(biāo)與球頭砂輪6的軸線方程，獲取電極的軸線與球頭砂輪6的軸線的交點(diǎn)，得到n/2組y軸的值，對n/2組y軸的值求平均，獲得yo；zd和yo為球頭砂輪6在位修整時(shí)的球心位置：將4號對刀與監(jiān)測裝置的ccd相機(jī)軸線與電極軸線垂直放置，調(diào)節(jié)相機(jī)與電極和球頭之間的距離，獲得較為清晰的圖像，得到球頭砂輪6和電極的圖像如圖4(b)，并對圖像進(jìn)行二值化處理，獲得電極和砂輪的輪廓如圖4(c)所示，同時(shí)在電極上下邊分別拾取10個點(diǎn)，并獲得其坐標(biāo)，其坐標(biāo)值如表1。在砂輪上下邊同樣分別拾取10個點(diǎn)，如表2所示；表1電極上拾取的點(diǎn)的坐標(biāo)a10a11a12a13a14a15a16a17a18a19y2144719466163471196687688z189190191189190191188191190191a20a21a22a23a24a25a26a27a28a29y101253528131319517714256288589z1461146314681462146314651464146314651466表2砂輪上拾取的點(diǎn)的坐標(biāo)b10b11b12b13b14b15b16b17b18b19y1051149116561233127216221027161110681484z530174393833506754878501179b20b21b22b23b24b25b26b27b28b29y2111254922402509219424782158250021052540z1905155118041582184116071871159019111557由表1得到zd＝827，同時(shí)將表2中的數(shù)值帶入式(5)中獲得五組y值，并對得到的y值取平均，最終得到y(tǒng)＝2065，z＝827；步驟一五：控制u軸定位平臺5和z軸運(yùn)動平臺使球頭砂輪6的球心沿砂輪軸線方向運(yùn)動到步驟一四獲得的在位修整時(shí)的球心位置處，并記錄此時(shí)y軸運(yùn)動平臺、z軸運(yùn)動平臺和u軸運(yùn)動平臺的數(shù)值，結(jié)合步驟一二中記錄的x軸運(yùn)動平臺數(shù)值，作為在位修整時(shí)的球心位置，完成y、z和u方向的標(biāo)定；步驟一六：將球頭砂輪6撤回，并將修整電極前端運(yùn)動到修整電極的z軸的坐標(biāo)zd處，同時(shí)繼續(xù)向正方向運(yùn)動的距離，確定修整電極的進(jìn)給位置，r表示球頭砂輪6半徑，完成電極最終進(jìn)給位置的標(biāo)定工作；優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟二包括：步驟二一：1號對刀與監(jiān)測裝置的相機(jī)的焦距為90mm，所以需要標(biāo)定球頭砂輪6與相機(jī)之間的位置關(guān)系，如圖5所示，調(diào)整移動平臺2使球頭砂輪6位于超精密磨削的位置，將1號對刀與監(jiān)測裝置的相機(jī)放大倍數(shù)調(diào)到最小并聯(lián)合移動x軸運(yùn)動平臺、y軸運(yùn)動平臺和z軸運(yùn)動平臺，使球頭砂輪6出現(xiàn)在相機(jī)的視野中；步驟二二：將相機(jī)的放大倍數(shù)調(diào)大，并使球頭砂輪6充滿視野，同時(shí)調(diào)節(jié)x軸運(yùn)動平臺、z軸運(yùn)動平臺，將球頭砂輪6移到視野中間，并移動y軸運(yùn)動平臺使球頭砂輪6成像清晰，記錄此時(shí)x軸運(yùn)動平臺、y軸運(yùn)動平臺和z軸運(yùn)動平臺的運(yùn)動數(shù)值，用于作為超精密磨削過程中球頭砂輪6進(jìn)行監(jiān)測的球心位置。優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟三包括：步驟三一：將步驟二二中標(biāo)定的x、y位置坐標(biāo)寫入實(shí)際磨削加工的g代碼中，利用球頭砂輪6對磨削主軸上的異型薄壁結(jié)構(gòu)件9進(jìn)行超精密磨削，完成某一特定面的特定次數(shù)加工后，球頭砂輪6自動運(yùn)動到1號對刀與監(jiān)測裝置，1號對刀與監(jiān)測裝置對球頭砂輪6進(jìn)行圖像采集；步驟三二：獲取采集的圖像中的砂輪輪廓，用兩個同心圓逼近該砂輪輪廓，當(dāng)兩個同心圓間的半徑差為5μm時(shí)，則確定球頭砂輪6需要修整，轉(zhuǎn)入步驟四；否則，砂輪未嚴(yán)重磨損應(yīng)繼續(xù)未完成的超精密磨削加工，轉(zhuǎn)入步驟三一。圖6(a)是未處理的砂輪圖片，圖6(b)為處理后的砂輪圖片，為了可以觀察出兩個同心圓的差別，有意增加兩個同心圓的直徑差；優(yōu)選實(shí)施例中，步驟四中尋找的球頭砂輪6在位修整時(shí)球心的位置坐標(biāo)即為步驟一中標(biāo)定的坐標(biāo)，方便而快捷，同時(shí)無需在每次進(jìn)行球頭砂輪6在位修整時(shí)都要進(jìn)行修整前的對刀工作：步驟四一：當(dāng)判斷小直徑球頭砂輪6磨損時(shí)，首先標(biāo)記x、y、z、u運(yùn)動平臺在停止加工時(shí)的位置坐標(biāo)，然后依次運(yùn)動x、y、z軸的運(yùn)動平臺尋找在步驟一中標(biāo)定的相應(yīng)位置坐標(biāo)；步驟四二：聯(lián)合u軸定位平臺5和z軸運(yùn)動平臺使球頭砂輪6的球心沿砂輪軸線運(yùn)動l，使磨損的球頭砂輪6能夠在電火花修整后獲得完整的球頭砂輪6，如圖7所示，然后將電極沿y方向進(jìn)給，對球頭砂輪6進(jìn)行電火花修整；優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟五包括：步驟五一：電火花修整裝置利用電極對球頭砂輪6進(jìn)行在位電火花修整，利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得清晰的球頭砂輪6修整圖像；步驟五二：利用4號對刀與監(jiān)測裝置觀察電火花放電狀態(tài)，，如圖8(a)所示，若電火花放電穩(wěn)定，則保持修整電極的進(jìn)給速度不變，電火花放電較為穩(wěn)定，若電火花放電不連續(xù)，則增加修整電極的進(jìn)給速度，若電火花放電過強(qiáng)，則放緩修整電極的進(jìn)給速度，從而保證球頭砂輪6修整后具有較好的狀態(tài)；步驟五三：當(dāng)修整電極進(jìn)給到步驟一中確定的修整電極的進(jìn)給位置時(shí)，修整電極退出4號對刀與監(jiān)測裝置相機(jī)的視野，利用4號對刀與監(jiān)測裝置獲得球頭砂輪6的圖像，如圖8(b)所示，在該圖像中的球心處作標(biāo)準(zhǔn)直徑的圓去擬合處理后砂輪邊界，如圖8(c)所示，若球頭砂輪6的修整達(dá)到使用要求，則停止修整；當(dāng)不滿足使用要求時(shí)，預(yù)估球頭砂輪6直徑的差值，將修整電極運(yùn)動至步驟一中確定的修整電極的進(jìn)給位置，轉(zhuǎn)入步驟五一。優(yōu)選實(shí)施例中，步驟六包括：步驟六一：當(dāng)球頭砂輪6在電火花修整后滿足要求時(shí)，將x、y、z和u軸分別依次運(yùn)動到電火花修整前的位置，但由于砂輪球心因修整的關(guān)系沿砂輪桿軸承向上運(yùn)動了l，導(dǎo)致球心位置發(fā)生改變；步驟六二：因砂輪主軸7與xy平面成38°夾角，所以知道砂輪沿軸線的運(yùn)動長度l后，即可獲得砂輪在yz方向上需要運(yùn)動的距離，如圖9所示，計(jì)算如式(6)和(7)所示：z＝l·sin(38/180·π)(6)y＝l·cos(38/180·π)(7)步驟六三：通過z軸運(yùn)動平臺向下運(yùn)動z，將u軸運(yùn)動平臺沿y方向運(yùn)動y，至此完成砂輪球心位置的調(diào)整工作，這樣則不需要進(jìn)行二次對刀，即可在球頭砂輪6修整后繼續(xù)進(jìn)行超精密磨削工作；優(yōu)選實(shí)施例中，步驟七包括：步驟七一：尋找程序原點(diǎn)，并將砂輪球心移動到暫停位置，繼續(xù)進(jìn)行未完成的超精密磨削加工；步驟七二：繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行砂輪的磨損監(jiān)測和磨損的砂輪在位修整工作；至此完成超精密磨削過程中小直徑球頭砂輪6在位修整方法的具體實(shí)施過程，修整后的砂輪的面形精度pv和直徑r，如圖10所示。雖然在本文中參照了特定的實(shí)施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實(shí)施例進(jìn)行許多修改，并且可以設(shè)計(jì)出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨(dú)實(shí)施例所描述的特征可以使用在其他所述實(shí)施例中。當(dāng)前第1頁12