一种金属基砂轮精密成形修形方法

摘要

本发明公开了一种金属基砂轮精密成形修形方法，该方法实现金属基砂轮在位电火花精密成形修形，将数控车削和电火花加工技术有机结合起来用于金属基砂轮的精密修形；通过调整电火花加工的电参数和非电参数实现对金属基砂轮的在位电火花精密成形修形；在修形过程中实时对电火花加工电级的轮廓精度进行监控，发现达不到加工要求时，车刀进位对电火花加工电级进行在线成形精密成形车削，从而保证电火花加工电极的轮廓精度；实现加工电极在线精密成形车削和金属基砂轮的在位电火花精密成形加工在同一个工位上同时进行，本发明提出的方法提高了金属基砂轮精密成形修形的效率和精度。

权利要求

1.一种金属基砂轮精密成形修形方法，其特征在于，该方法包括如下步骤，

1)金属基砂轮主轴固定于床身上，两把车刀和两个电火花加工电极分布在金属基砂轮的两端，并且通过滚珠丝杠实现平面运动；车刀的中心线与电火花加工电极的回转轴垂直，电火花加工电极回转轴与金属基砂轮主轴平行，车刀的中心线、电火花加工电极的回转轴和金属基砂轮主轴在同一平面上；

2)根据加工要求，把成形车削走刀路径分为10000个点，通过数控编程控制车刀通过滚珠丝杠按照路径对电火花加工电极进行成形车削；电火花加工电极转速为1100‑1200r/min，单次车削进给量为20‑30μm，整个车削过程中均匀喷洒冷却液；

3)两端成形好的电火花加工电极通过滚珠丝杠平移到金属基砂轮旁，对金属基砂轮进行在位电火花精密成形修形，在修形阶段中对金属基砂轮和电火花加工电极的轮廓精度进行实时监测；

4)粗修：金属基砂轮转速为950‑1000r/min，电火花加工电极转速为430‑450r/min，金属基砂轮转动方向和电火花加工电极相反，放电电压为40‑45V，放电电流为15‑20A；

5)在对金属基砂轮进行粗修阶段中，若金属基砂轮轮廓偏差PV值小于7.3μm时，进行下一步操作；否则判断电火花加工电极的轮廓偏差PV值是否小于2μm，满足时继续进行对金属基砂轮的粗修阶段；不满足时，车刀通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行在线成形车削，单次车削进给量为6‑8μm，同时进行对金属基砂轮的粗修，加工至满足金属基砂轮轮廓偏差PV值小于7.3μm；

6)精修：金属基砂轮转速为900‑950r/min，电火花加工电极转速为400‑430r/min，金属基砂轮转动方向和电火花加工电极相反，放电电压为35‑40V，放电电流为10‑15A；

7)在对金属基砂轮进行精修阶段中，若金属基砂轮轮廓偏差PV值小于4.6μm时，结束加工；否则判断电火花加工电极的轮廓偏差PV值是否小于1μm，满足时继续进行对金属基砂轮的精修阶段；不满足时，车刀通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行在线成形车削，单次车削进给量为4‑5μm，同时进行对金属基砂轮的精修，加工至满足金属基砂轮轮廓偏差PV值小于4.6μm。

2.按照权利要求1所述的一种金属基砂轮精密成形修形方法，其特征在于，金属基砂轮轮廓精度与电火花加工电极轮廓精度的监控同时进行。

说明书

一种金属基砂轮精密成形修形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及精密加工技术领域，具体涉及一种金属基砂轮精密成形修形方法。

背景技术

[0002] 金属基砂轮以其寿命长、形状保持性好、磨削效率高的优点，有效解决了高温合金、陶瓷、光学玻璃等难加工材料的磨削效率低，难以获得高精度的难题。但金属基砂轮的
高硬度和耐磨性好的特点，也给其精密成形修形带来很大困难。目前对于金属基砂轮的成
形修形一般采用对磨法修形、电火花修形、在线电解修形等方法，但对磨法修形对滚轴提出
较高的要求，修形效率低；传统电火花修形以火花油为介质，造成环境的污染，离线修形造
成反复装夹累计误差；在线电解修形法是一种微量蚀除加工方式，在线电解技术一般用于
修锐阶段。

发明内容

[0003] 为了解决上述问题，本发明实现一种通过一次装夹实现金属基砂轮精密成形修形的精密加工技术，解决传统加工效率低、离线修形装配误差大等问题。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种金属基砂轮精密成形修形方法，其工艺流程示意图如图1所示，根据加工需求，金属基砂轮主轴固定于床身，两把车刀和两个电火花加工电极分布在金属基砂轮的两
端，并且可以通过滚珠丝杠实现平面运动；车刀中心线与电火花加工电极的回转轴垂直，电
火花加工电极回转轴与金属基砂轮主轴平行，车刀的中心线、电火花加工电极的回转轴和
金属基砂轮主轴在同一平面上。

[0006] 1)根据加工要求，把成形车削走刀路径分为10000个点，通过数控编程控制车刀通过滚珠丝杠按照路径对电火花加工电极进行成形车削；在车削过程中电火花加工电极转速
为1100‑1200r/min，单次车削进给量为20‑30μm，整个车削过程中均匀喷洒冷却液，车削至
完全把所要求尺寸复刻在电火花加工电极上为止。

[0007] 2)两端成形良好的电火花加工电极通过滚珠丝杠平移到金属基砂轮旁，金属基砂轮连接电源负极，电火花加工电极连接电源正极，以含有添加剂的去离子水溶液为介质，对
金属基砂轮进行在位电火花精密成形修形，在修形阶段中对金属基砂轮和电火花加工电极
的轮廓精度进行实时监测。

[0008] 3)粗修：金属基砂轮转速为950‑1000r/min，电火花加工电极转速为430‑450r/min，金属基砂轮转动方向和电火花加工电极相反，放电电压为40‑45V，放电电流为15‑20A。

[0009] 4)在对金属基砂轮进行粗修阶段中，若金属基砂轮轮廓偏差PV值小于7.3μm时，进行下一步操作；否则判断电火花加工电极的轮廓偏差PV值是否小于2μm，满足时继续进行对
金属基砂轮的粗修阶段；不满足时，车刀通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行
在线成形车削，单次车削进给量为6‑8μm，同时进行对金属基砂轮的粗修，加工至满足金属
基砂轮轮廓偏差PV值小于7.3μm。

[0010] 5)精修：金属基砂轮转速为900‑950r/min，电火花加工电极转速为400‑430r/min，金属基砂轮转动方向和电火花加工电极相反，放电电压为35‑40V，放电电流为10‑15A。

[0011] 6)在对金属基砂轮进行精修阶段中，若金属基砂轮轮廓偏差PV值小于4.6μm时，结束加工；否则判断电火花加工电极的轮廓偏差PV值是否小于1μm，满足时继续进行对金属基
砂轮的精修阶段，不满足时；车刀通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行在线成
形车削，单次车削进给量为4‑5μm，同时进行对金属基砂轮的粗修，加工至满足金属基砂轮
轮廓偏差PV值小于4.6μm。

[0012] 本发明的优点是：

[0013] 1)车削电极通过数控编程控制实现，提高加工精度和效率。

[0014] 2)在位电火花精密成形修形采用含有添加剂的去离子水溶液为介质，克服传统以火花油为介质的加工方式对环境的污染，同时可以与车削过程中使用的电去离子水共存，
共同回收再利用。

[0015] 3)在位电火花精密成形修形阶段采用粗修和精修两种方式，既提高修形效率，又提高修形精度。

[0016] 4)在位电火花精密成形修形过程中实时监测电火花加工电极轮廓精度，发现达不到加工要求时，车刀通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行在线成形车削，电火
花加工电极在线精密成形车削和金属基砂轮的在位电火花精密成形加工在同一个工位上
同时进行，从而提高修形精度和效率。

[0017] 5)实现两个电火花加工电极对金属基砂轮进行在位电火花精密成形加工，可以提高修形效率。

[0018] 6)通过一次装夹完成金属基砂轮精密成形修形的整个过程，避免反复装夹累计误差。

附图说明

[0019] 图1是金属基砂轮精密成形修形工艺流程图

[0020] 图2是一种弧形金属基砂轮精密成形修形方法的流程图

具体实施方式

[0021] 下面将参考附图描述本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述，所举实施例只是解释该发明，并非限制本发明的范围。

[0022] 图2为本发明实施例一种弧形金属基砂轮精密成形修形方法的流程图，如图2所示，本发明实施例是弧形金属基砂轮的精密成形修形为案例。

[0023] (1)弧形金属基砂轮固定于机床中央，分布于弧形金属基砂轮两端的两把硬质合金车刀和两个回转体铜极通过滚珠丝杠实现平面内运动，车刀中心线与回转体铜极的回转
轴垂直，回转体铜极的回转轴与弧形金属基砂轮主轴平行，车刀的中心线、回转体铜极的回
转轴和弧形金属基砂轮主轴在同一平面上。(2)根据加工要求，把成形车削走刀路径分为
10000个点，通过数控编程控制车刀通过滚珠丝杠按照路径对回转体铜极进行成形车削。
(3)在车削过程中回转体铜极转速为1100‑1200r/min，单次车削进给量为20‑30μm，整个车
削过程中均匀喷洒冷却液，车削至完全把所要求尺寸复刻在回转体铜极上为止。(4)两端成
形良好的回转体铜极通过滚珠丝杠平移到弧形金属基砂轮旁作为电火花加工电极，弧形金
属基砂轮连接电源负极，回转体铜极连接电源正极，以含有添加剂的去离子水溶液为介质，
对弧形金属基砂轮进行在位电火花精密成形修形，在修形阶段中对弧形金属基砂轮和回转
体铜极的轮廓精度进行实时监测。(5)粗修：弧形金属基砂轮转速为950‑1000r/min，回转体
铜极转速为430‑450r/min，弧形金属基砂轮转动方向和回转体铜极相反，放电电压为40‑
45V，放电电流为15‑20A。(6)在对弧形金属基砂轮进行粗修阶段中，若弧形金属基砂轮轮廓
偏差PV值小于7.3μm时，进行下一步操作；否则判断回转体铜极的轮廓偏差PV值是否小于2μ
m，满足时继续进行对弧形金属基砂轮的粗修阶段；不满足时，车刀通过滚珠丝杠移至加工
位，对回转体铜极进行在线成形车削，单次车削进给量为6‑8μm，同时进行对弧形金属基砂
轮的粗修，加工至满足弧形金属基砂轮轮廓偏差PV值小于7.3μm。(7)精修：弧形金属基砂轮
转速为900‑950r/min，回转体铜极转速为400‑430r/min，弧形金属基砂轮转动方向和回转
体铜极相反，放电电压为35‑40V，放电电流为10‑15A。(8)在对弧形金属基砂轮进行精修阶
段中，若弧形金属基砂轮轮廓偏差PV值小于4.6μm时，结束加工；否则判断回转体铜极的轮
廓偏差PV值是否小于1μm，满足时继续进行对弧形金属基砂轮的精修阶段；不满足时，车刀
通过滚珠丝杠移至加工位，对电火花加工电极进行在线成形车削，单次车削进给量为4‑5μ
m，同时进行对弧形金属基砂轮的粗修，加工至满足弧形金属基砂轮轮廓偏差PV值小于4.6μ
m。

[0024] 所述发明方法可实现高效、高精度的金属基砂轮成形修形。