專利名稱：精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法及其應(yīng)用，屬于精密超精密磨削加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
精密和超精密加工技術(shù)近年來獲得飛躍發(fā)展。所謂精密超精密磨削加工，就是利用細(xì)粒度的磨料和微粉對黒色金屬、硬脆材料等進行加工，以獲得高效率、高加工精度和低表面粗糙度值。其技術(shù)關(guān)鍵除磨床本身外，磨削エ藝也起著重要作用，其中砂輪作為磨削エ具對加工表面成形及表面質(zhì)量等的影響都起著決定性的作用。精密超精密磨削過程中砂輪高速旋轉(zhuǎn)，其主要誤差形式，如磨損、徑向誤差、軸向誤差及安裝誤差，將不可避免的復(fù)映到エ件表面，進而影響加工表面高的表面光潔度、面形精度及表面完整性，因此對高速旋轉(zhuǎn)砂輪誤差進行補償就成為精密超精密磨削加工的重中之重。上海理工大學(xué)公開了ー種砂輪磨損測量及加工誤差補償裝置，包括砂輪架、金剛筆、數(shù)控系統(tǒng)、聲發(fā)射傳感器、聲發(fā)射信號處理裝置；金剛石筆作砂輪定位的基準(zhǔn)，安裝固定在磨床床身上砂輪架前面，砂輪架側(cè)面上固定安裝聲發(fā)射傳感器，聲發(fā)射傳感器的輸出信號經(jīng)聲發(fā)射信號處理裝置的濾波和閾值計算后輸入至機床數(shù)控系統(tǒng)，用于砂輪磨損量的測量并通過數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)磨損量的自動補償，可在數(shù)控磨床上實現(xiàn)砂輪磨損的自動測量與補償；此方法僅著眼于砂輪磨損測量，沒有把砂輪作為ー個整體進行研究；此外，在磨削過程中由于超硬磨粒砂輪的引入，其磨損程度在短期不會發(fā)生太明顯的變化，因而實時自動測量與補償沒有大大的必要性，且在一定程度上増加了加工成本，不能很好的實現(xiàn)誤差的補
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了ー種精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法及其應(yīng)用，實現(xiàn)了砂輪半徑的在線測量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的徑向誤差補償方法包括以下操作步驟步驟ー確定砂輪半徑a、通過激光光源發(fā)出光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)傳播，調(diào)整旋轉(zhuǎn)砂輪位置使光線接觸砂輪邊緣點，再經(jīng)反射鏡反射至面陣(XD，采集砂輪邊緣點相對應(yīng)的坐標(biāo)值(Xi，Zi)；b、重復(fù)步驟a采集多個砂輪邊緣點相對應(yīng)的坐標(biāo)值；C、任選四個點A、B、C和D，根據(jù)數(shù)學(xué)原理，確定兩截線AB和⑶，通過將兩截線AB和⑶中垂線相交確定圓心S'；d、重復(fù)步驟a到步驟c,確定多個圓心位置；e、將步驟d中所獲得的多個圓心位置通過直接最小二乗法確定中心坐標(biāo)S (xs,zs);f、通過公式(I )獲得中心S到各個砂輪邊緣點的距離IV即
權(quán)利要求
1.精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，包括以下操作步驟 步驟ー確定砂輪半徑 a、通過激光光源發(fā)出光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)傳播，調(diào)整旋轉(zhuǎn)砂輪位置使光線接觸砂輪邊緣點，再經(jīng)反射鏡反射至面陣(XD，采集砂輪邊緣點相對應(yīng)的坐標(biāo)值(Xi，Zi)； b、重復(fù)步驟a采集多個砂輪邊緣點相對應(yīng)的坐標(biāo)值； C、任選四個點A、B、C和D，根據(jù)數(shù)學(xué)原理，確定兩截線AB和⑶，通過將兩截線AB和⑶中垂線相交確定圓心S'； d、重復(fù)步驟a到步驟c,確定多個圓心位置； e、將步驟d中所獲得的多個圓心位置通過直接最小二乗法確定中心坐標(biāo)S(xs, zs)； f、通過公式(I)獲得中心S到各個砂輪邊緣點的距離巧，即
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，步驟一中的步驟b所述的多個砂輪邊緣點是指至少8個砂輪邊緣點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，步驟一中的步驟d所述的多個圓心位置是指至少6個圓心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，步驟ニ中所述的待加工表面為具有一定去除函數(shù)的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，步驟一中的步驟a所述的光學(xué)系統(tǒng)具體為所述光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源(6)、準(zhǔn)直透鏡A (5)、準(zhǔn)直透鏡B (8)、準(zhǔn)直透鏡C (4)、消雜光光闌A (9)、消雜光光闌B (3)、分劃板A (10)、分劃板B (2)、直角棱鏡(7)、平面鏡(12)和面陣CCD (I); 所述激光光源(6)位于所述準(zhǔn)直透鏡A (5)焦點處，所述分劃板A (10)位于所述準(zhǔn)直透鏡B (8)的焦點處，所述分劃板B (2)位于所述準(zhǔn)直透鏡C (4)的焦點處； 激光光源(6 )發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡A (5 )射入直角棱鏡(7 )，反射后光路向右傳播至準(zhǔn)直透鏡B (8)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡B (8)會聚于分劃板A (10)，光線經(jīng)分劃板A (10)成一條光路向右傳播測定旋轉(zhuǎn)砂輪(11)邊緣點，入射平面鏡(12)后沿原光路反射至分劃板A (10)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡B (8)發(fā)散為平行光束向左傳播，經(jīng)直角棱鏡(7)透射經(jīng)準(zhǔn)直透鏡C (4)匯聚在分劃板B (2)上形成一條光路入射到面陣CXD (1)，測算出旋轉(zhuǎn)砂輪(11)此邊緣點在面陣CXD (I)上的相對位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括消雜光光闌A (9)、消雜光光闌B (3)，所述消雜光光闌A (9)位于所述分劃板A (10)與所述準(zhǔn)直透鏡B (8)之間，所述消雜光光闌B (3)位于所述分劃板B (2)與所述準(zhǔn)直透鏡C (4)之間，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡B (8)的出射光經(jīng)消雜光光闌A (9)消除雜光后匯聚于分劃板A (10)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡C (4)的出射光經(jīng)消雜光光闌B (3)消除雜光后匯聚于分劃板B (2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，步驟一中的步驟a所述的光學(xué)系統(tǒng)具體為所述光學(xué)系統(tǒng)包括激光光源(6)、準(zhǔn)直透鏡a (16)、準(zhǔn)直透鏡、(19)、準(zhǔn)直透鏡132 (24)、準(zhǔn)直透鏡C1 (15)、準(zhǔn)直透鏡C2 (26)、分劃板(21)、分劃板a2 (22)、分劃板Id1 (13)、分劃板b2 (28)、直角棱鏡a (17)、直角棱鏡b (18)、直角棱鏡c (25)、平面鏡(12)和面陣CCD (I); 所述激光光源(6)位于所述準(zhǔn)直透鏡a (16)焦點處，所述分劃板ai (21)和分劃板a2(22)分別位于所述準(zhǔn)直透鏡、(19)和準(zhǔn)直透鏡、(24)的焦點處，所述分劃板Id1 (13)和分劃板b2 (13)分別位于所述準(zhǔn)直透鏡C1 (15)和準(zhǔn)直透鏡C2 (26)的焦點處； 激光光源(6)發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡a (16)射入直角棱鏡a (17)，經(jīng)直角棱鏡a (17)反射后兩路光路I向右傳播，經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡ん(19)匯聚于所述分劃板ai (21);光路2經(jīng)直角棱鏡b (18)和直角棱鏡c (25)反射向右傳播，經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡、(24)匯聚于所述分劃板a2 (22);調(diào)節(jié)直角棱鏡a (17)、直角棱鏡b (18)、直角棱鏡c (25)和旋轉(zhuǎn)砂輪(11)位置，使匯聚于所述分劃板B1 (21)和分劃板a2 (22)的光線經(jīng)砂輪(11)邊緣點入射至平面鏡(12)，經(jīng)平面鏡(12)反射后分別沿原光路返回，光路I經(jīng)直角棱鏡a (17)透射經(jīng)準(zhǔn)直透鏡C1 (15)匯聚在分劃板Id1 (13)上形成一條光路入射到面陣CXD (1)，測算出旋轉(zhuǎn)砂輪(11)此邊緣點在面陣CXD (I)上的相對位置；光路2經(jīng)直角棱鏡c (25)透射經(jīng)準(zhǔn)直透鏡ら(26)匯聚在分劃板b2 (28)上形成一條光路入射到面陣CXD (1)，測算出旋轉(zhuǎn)砂輪(11)此邊緣點在面陣CXD (I)上的相對位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括消雜光光闌S1 (20)、消雜光光闌a2 (23)、消雜光光闌Id1 (14)、消雜光光闌b2 (27)，所述消雜光光闌&1 (20)位于所述分劃板ai (21)與所述準(zhǔn)直透鏡、(19)之間，所述消雜光光_a2 (23)位于所述分劃板a2 (22)與所述準(zhǔn)直透鏡b2 (24)之間，所述消雜光光固、(14)位于所述分劃板Id1 (13)與所述準(zhǔn)直透鏡C1 (15)之間，所述消雜光光_b2(27)位于所述分劃板b2 (28)與所述準(zhǔn)直透鏡C2 (26)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法，其特征在于，所述徑向誤差補償方法能夠應(yīng)用于確定砂輪徑向圓跳動。
全文摘要
精密超精密磨削砂輪徑向誤差補償方法及其應(yīng)用屬于精密超精密加工技術(shù)領(lǐng)域；目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于徑向誤差及徑向圓跳動帶來的問題。包括以下操作步驟通過多次測量方法精確確定砂輪半徑；根據(jù)確定好的砂輪半徑確定砂輪磨削過程中的中心路徑；將步驟一中確定好砂輪半徑的砂輪沿步驟二中確定的砂輪中心路徑進行磨削加工。本發(fā)明隨機選取砂輪邊緣點確定多個砂輪圓心進而確定砂輪半徑，實現(xiàn)對砂輪半徑的修正，保證被加工元件的表面精度，提高了加工精度；本發(fā)明的徑向誤差補償方法在砂輪高速旋轉(zhuǎn)下確定邊緣點坐標(biāo)，整合圓心點位置分布在一定程度上確定了砂輪徑向圓跳動，進一步進行了修正補償加工。
文檔編號B24B49/12GK103029041SQ20121057479
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者許金凱, 于化東, 丁戧, 于占江, 王曉冶, 李一全, 張留新, 王志超 申請人:長春理工大學(xué)