CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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超硬磨料砂轮自动化复合修整机床CAM系统开发

陈根余 蓝圣增 王彦懿 欧阳征定 周伟 李明全 李杰

陈根余, 蓝圣增, 王彦懿, 欧阳征定, 周伟, 李明全, 李杰. 超硬磨料砂轮自动化复合修整机床CAM系统开发[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(1): 66-74. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0061
引用本文: 陈根余, 蓝圣增, 王彦懿, 欧阳征定, 周伟, 李明全, 李杰. 超硬磨料砂轮自动化复合修整机床CAM系统开发[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(1): 66-74. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0061
CHEN Genyu, LAN Shengzeng, WANG Yanyi, OUYANG Zhengding, ZHOU Wei, LI Mingquan, LI Jie. Development of CAM system for automatic compound dressing of superabrasive grinding wheels[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(1): 66-74. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0061
Citation: CHEN Genyu, LAN Shengzeng, WANG Yanyi, OUYANG Zhengding, ZHOU Wei, LI Mingquan, LI Jie. Development of CAM system for automatic compound dressing of superabrasive grinding wheels[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(1): 66-74. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0061

超硬磨料砂轮自动化复合修整机床CAM系统开发

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0061
基金项目: 国家科技重大专项(2012ZX04003101)。
详细信息
    作者简介:

    陈根余,男,1965年生,博士、教授、博士生导师。主要研究方向:激光制造及激光微细加工技术。E-mail:hdgychen@163.com

  • 中图分类号: TP23;TG74

Development of CAM system for automatic compound dressing of superabrasive grinding wheels

  • 摘要: 为了使复合修整方法中的多种工艺更系统地整合,提高成形砂轮的修整效率,结合自主研制的激光–机械复合修整装备,开发一套CAM系统,可根据不同砂轮截面形状,自动规划多工艺、多修整策略下的修整轨迹,计算平面三轴联动修整刀路,自动生成加工代码,同时设计可视化界面仿真加工过程。对青铜结合剂金刚石砂轮进行修整试验,结果表明:该系统可在保证机床不发生碰撞和过切的情况下,生成激光粗修、半精修及机械精修的加工程序,大幅提高复合修整方法的编程效率,修整后的砂轮轮廓误差在9.1 µm以内,圆跳动误差为6.1 µm。

     

  • 图  1  成形砂轮截面

    Figure  1.  Forming wheel section

    图  2  机床实物图

    Figure  2.  Physical picture of machine

    图  3  机床俯视结构图

    Figure  3.  Top view of machine tool

    图  4  程序流程

    Figure  4.  Program flow

    图  5  程序模块入口

    Figure  5.  Program module entrance

    图  6  轨迹衔接

    Figure  6.  Curve connection

    图  7  激光粗修轨迹

    Figure  7.  Laser roughing path

    图  8  激光半精修轨迹

    Figure  8.  Laser semi-finishing path

    图  9  直线段求交

    Figure  9.  Intersection of straight line segments

    图  10  直线段–圆弧求交

    Figure  10.  Intersection of line segment and arc

    图  11  圆弧-圆弧求交

    Figure  11.  Intersection of arc and arc

    图  12  图形仿真界面

    Figure  12.  Graphical simulation interface

    图  13  坐标转换

    Figure  13.  Coordinate transformation

    图  14  被修整砂轮截面

    Figure  14.  Dressing wheel cross section

    图  15  修整刀具

    Figure  15.  Dressing tool

    图  16  激光修整

    Figure  16.  Laser processing

    图  17  机械修整

    Figure  17.  Diamond roller dressing

    图  18  成形面三维形貌

    Figure  18.  Three-dimensional topographic

    图  20  位置偏差分布

    Figure  20.  Distribution of position deviation

    图  19  表面显微照片

    Figure  19.  Surface photomicrographs

    图  21  圆跳动误差

    Figure  21.  Circular runout error

    表  1  机床性能参数

    Table  1.   Machine tool performance parameters

    参数名称数值
    UVZ行程 $ {l}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $ / mm200;200;300
    定位精度 $ {P}_{\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{c}} $ / μm±2
    重复精度 $ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{c}} $ / μm±2
    W轴偏转角度 $ \theta $ / (°)±50
    角度误差 $ \theta $er6″
    主轴Ⅰ转速 $S$1 / (r·min−1)0~4 000
    主轴Ⅱ转速 $S$2 / (r·min−1)0~3 000
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    表  2  原材料属性

    Table  2.   Properties of raw materials

    参数名称规格或数值
    结合剂青铜
    磨粒金刚石
    粒度 d50 / μm150
    外径(毛坯)$ D $ / mm125
    内径 $ {d}_{1} $ / mm80
    厚度 d2 / mm18
    径向跳动 $ {C}_{\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{r}} $ / μm450
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    表  3  激光粗修参数

    Table  3.   Laser roughing parameters

    参数名称参数值
    输出功率 P1 / W200
    重复频率 f / kHz100
    砂轮转速 n / (r·min−1)240
    进给速度 $ {V}_{\mathrm{f}} $ / (mm·min−1)3
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    表  4  激光半精修参数

    Table  4.   Laser semi-finishing parameters

    参数名称参数值
    输出功率 $ P $ / W80
    重复频率$ f $ / kHz100
    砂轮转速 $ n $ / (r·min−1)240
    进给速度 ${V}_{{\rm{n}}}$ / (mm· min−1)1
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    表  5  机械修整参数

    Table  5.   Parameters of machining

    参数名称参数值
    砂轮转速 $ {n}_{1} $ / (r·min−1)1 000
    刀具转速 $ {n}_{2} $ / (r·min−1)1 500
    切削深度 $ {a}_{\mathrm{p}} $ / μm5,2,1
    进给速度 $ {V}_{\mathrm{f}} $ / (mm·min−1)3
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-29
  • 修回日期:  2022-05-20
  • 录用日期:  2022-05-25
  • 刊出日期:  2023-02-20

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