專利名稱：球頭立銑刀的磨削加工方法及磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球頭立銑刀的加工方法及加工的設(shè)備，尤其是一種球頭立銑刀的磨削加 工方法及磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
球頭立銑刀是數(shù)控機(jī)床上加工復(fù)雜曲面的一種刀具，在模具制造、汽車制造、航天航空 、電子通訊產(chǎn)品制造等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。球頭立銑刀溝槽和后刀面的磨削加工是球頭立 銑刀生產(chǎn)的關(guān)鍵的工序。
目前球頭立銑刀的磨削加工方法主要有兩類 一類是采用四軸聯(lián)動(dòng)以下簡(jiǎn)單的磨削加工 設(shè)備進(jìn)行刃磨，其磨削加工生產(chǎn)的球頭立銑刀存在以下問(wèn)題(1)不能一次磨削加工出球 刃前刀面和周刃前刀面，造成兩者之間連接處存在臺(tái)階。(2)球頭立銑刀前刀面和后刀面 分別在不同磨削加工設(shè)備上完成；(3)磨削加工出的球刃刃形和幾何參數(shù)不合理。大多數(shù) 設(shè)備磨削加工出的球刃是平面刃，球刃前刀面存在負(fù)前角；(4)用這類磨削設(shè)備加工的球 頭立銑刀加工，零件表面精度和質(zhì)量較差。另一類采用五軸聯(lián)動(dòng)磨削加工機(jī)床進(jìn)行刃磨。該 類磨削加工機(jī)床的五軸聯(lián)動(dòng)采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和三個(gè)移動(dòng)軸之間聯(lián)動(dòng)，設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)備制 造精度要求高，制造難度加大，造成設(shè)備價(jià)格高。購(gòu)買該類設(shè)備的投資大，造成球頭立銑刀 的生產(chǎn)和刃磨成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種球頭立銑刀的磨削加工方法，同時(shí)提供一種球 頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的方案是這樣構(gòu)成的球頭立銑刀的磨削加工方法。它使 用砂輪對(duì)球頭立銑刀的前刀面和后刀面進(jìn)行磨削加工，在磨削過(guò)程中一邊使砂輪繞其主軸作 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及使球頭立銑刀繞其軸線X作轉(zhuǎn)動(dòng)， 一邊將球頭立銑刀沿其軸線X進(jìn)行平移、同 時(shí)將球頭立銑刀沿垂直于軸線X的水平軸線Y進(jìn)行移動(dòng)以及同時(shí)將球頭立銑刀沿垂直于軸線X 和軸線Y的軸線Z進(jìn)行移動(dòng)，構(gòu)成四軸聯(lián)動(dòng)磨削加工。
上述的球頭立銑刀的磨削加工方法，在磨削球頭立銑刀的球刃前刀面過(guò)程中，球頭立銑 刀一邊繞其軸線X轉(zhuǎn)動(dòng)， 一邊按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與砂輪作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；砂輪與球頭立銑刀的 接觸線包絡(luò)形成螺旋槽，螺旋面前刀面由砂輪端面圓周平面形成；在磨削球頭立銑刀的圓周部分前刀面過(guò)程中，球頭立銑刀相對(duì)于砂輪沿其軸線邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺旋槽 前刀面的加工。
前述的球頭立銑刀的磨削加工方法，在磨削球頭立銑刀的球刃后刀面過(guò)程中，砂輪與球 頭立銑刀根據(jù)已經(jīng)形成的主切削刃刃形作四軸聯(lián)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂輪的外圓周母線始終與已經(jīng) 形成的切削刃相切；在磨削球頭立銑刀圓周部分后刀面過(guò)程中，砂輪與球頭立銑刀作邊轉(zhuǎn)動(dòng) 邊移動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或作三軸聯(lián)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂輪的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相 切。
前述的球頭立銑刀的磨削加工方法，在磨削球頭立銑刀圓周部分后刀面過(guò)程中，磨削圓 柱形球頭立銑刀時(shí)，砂輪與球頭立銑刀作邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；磨削圓錐形球頭立銑刀 時(shí)，砂輪與球頭立銑刀作三軸聯(lián)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
前述的球頭立銑刀的磨削加工方法，球刃部分槽底曲線為回轉(zhuǎn)曲面變導(dǎo)程螺旋線，圓柱 形球頭立銑刀圓柱部分槽底曲線為護(hù)軸線螺旋線，圓錐形球頭立銑刀圓錐部分槽底曲線為圓 錐螺旋線；球頭部分槽底曲線和圓周槽底曲線在球頭與圓周交接附近實(shí)現(xiàn)光滑連接。
本發(fā)明的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備。包括床身和安裝在床身上的水平縱向X 軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、工件旋轉(zhuǎn)軸和前 刀面磨頭、后刀面磨頭，水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相互垂直； 工件旋轉(zhuǎn)軸安裝在水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，并可分別隨水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和水 平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿X軸、Y軸方向移動(dòng)；垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與水平縱向X軸直 線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)搭接或與前刀面磨頭和后刀面磨頭搭接。
上述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備中，前刀面磨頭和后刀面磨頭相對(duì)安裝在機(jī) 床兩側(cè)。
前述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備中，前刀面磨頭和后刀面磨頭也可沿Z軸方 向保持一定間距依次重疊安裝。
前述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備中，前刀面磨頭和后刀面磨頭也可相距串裝 在同一砂輪軸上，但在磨削前刀面和后刀面時(shí)，需調(diào)整分度，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)安裝角。
前述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備中，前刀面磨頭可繞垂直于水平面的軸線在 水平面內(nèi)360度分度轉(zhuǎn)動(dòng)。
前述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備中，前刀面磨頭可繞垂直于X軸和垂直于Y軸 的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的磨削方法能夠一次裝夾磨削加工出球頭立銑刀球頭前刀面和圓周前刀面，實(shí)現(xiàn)了球刃前刀面和周刃前刀面的光滑連接，也可一次裝夾完成球頭后刀面和 圓柱棱帶的磨削，可以在一臺(tái)專用機(jī)床上實(shí)現(xiàn)所有前后刀面的磨削。本發(fā)明的磨削設(shè)備采用 X、 Y、 Z三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和繞工件(球頭立銑刀)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸，比五軸 聯(lián)動(dòng)加工中心減少了一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸，從而使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件間精度易保證，有效 的降低了設(shè)備成本。對(duì)球頭立銑刀生產(chǎn)廠家而言，有效解決了經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球頭立銑刀的制 造問(wèn)題；對(duì)于球頭立銑刀的用戶，尤其是用量較大的模具和汽車行業(yè)企業(yè)，避免了刀具用鈍 后丟棄帶來(lái)的巨大浪費(fèi)，有利于球頭立銑刀的經(jīng)濟(jì)重磨和再制造，對(duì)球頭立銑刀生產(chǎn)單位和 用戶具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。


圖l為磨削加工球頭立銑刀前刀面的運(yùn)動(dòng)關(guān)系示意圖2為磨削加工球頭立銑刀后刀面的運(yùn)動(dòng)關(guān)系示意圖3為本發(fā)明的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖4為圖3的左向側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例l:如附圖3、 4所示。包括床身1和安裝在床身1上的水平縱向X軸直線運(yùn) 動(dòng)平臺(tái)2、水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3、垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4、工件旋轉(zhuǎn)軸5、前刀面 磨頭6和后刀面磨頭7。還包括液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、砂輪修磨裝 置和伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等其他輔助裝置。床身1采用咸陽(yáng)機(jī)床廠生產(chǎn)的MYA6025型萬(wàn)能工具磨 床，伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由安川(YASKAWA)的2-II系列SGDM型伺服驅(qū)動(dòng)器(型號(hào)為 SGDM-08ADA 、 SGDM-15ADA)、伺服電機(jī)和PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡組成。Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3與工具 磨床工作臺(tái)的縱向移動(dòng)方向平行，磨削過(guò)程中工具磨床的縱向、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和砂輪升降機(jī) 構(gòu)鎖死。前刀面磨頭6用于加工前刀面，后刀面磨頭7用于加工后刀面，前刀面磨頭6和后刀 面磨頭7相對(duì)安裝床身1兩側(cè)，分別磨削加工出球頭立銑刀前后刀面。前刀面磨頭6和后刀面 磨頭7也可相距串裝在同一砂輪軸上，但在磨削前刀面和后刀面時(shí)，需調(diào)整分度，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 安裝角。前刀面磨頭6可繞垂直于水平面的軸線在水平面內(nèi)360度分度轉(zhuǎn)動(dòng)^ ，以調(diào)整砂輪 軸與工件軸的夾角。也可繞垂直于X軸和垂直于Y軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)^，以調(diào)整砂輪的姿態(tài)(通 常^J')。后刀面磨頭7的砂輪軸與水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2的軸線垂直。水平縱向X軸 直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2與水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3相互垂直；工件旋轉(zhuǎn)軸5安裝在水平縱向X軸直 線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2上，可隨水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2沿X軸方向移動(dòng)和隨水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng) 平臺(tái)3沿Y軸方向移動(dòng)；垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4與水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2和水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3搭接，以實(shí)現(xiàn)工件(球頭立銑刀)之間在垂直方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。水平縱向 X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2、水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3、垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4均采用滾珠絲 桿傳動(dòng)。
在磨削球頭立銑刀9的球刃前刀面時(shí)，如附圖1所示。球頭立銑刀9一邊繞其軸線X轉(zhuǎn)動(dòng)， 一邊按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與砂輪8作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；砂輪8與球頭立銑刀9的接觸線包絡(luò)形成螺旋 槽，螺旋面前刀面由砂輪端面圓周平面形成；在磨削球頭立銑刀9的圓周部分前刀面過(guò)程中 ，球頭立銑刀9相對(duì)于砂輪8沿其軸線邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺旋槽前刀面的加工。 球頭立銑刀9的槽底曲線的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)砂輪端面圓周并與之相切接觸，球刃部分槽底終相切接 觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)砂輪最低點(diǎn)。磨削加工前刀面的砂輪可以為碟形砂輪、圓錐形砂輪、成形砂輪等。 磨削加工球頭立銑刀前刀面一般步驟為1)、確定球頭立銑刀槽底曲線。球頭立銑刀9的槽 底曲線由球頭部分槽底曲線和圓柱部分槽底曲線連接而成。球頭部分槽底曲線為回轉(zhuǎn)曲面變 導(dǎo)程螺旋線，圓柱形球頭立銑刀圓柱部分槽底曲線為護(hù)軸線螺旋線，球頭部分槽底曲線和圓 周槽底曲線(護(hù)軸線螺旋線或圓錐螺旋線)在球頭與圓周交接附近實(shí)現(xiàn)光滑連接；2)、確 定砂輪8相對(duì)于球頭立銑刀9的位置關(guān)系。磨削加工前，砂輪大圓端面與工件(球頭立銑刀)
軸線成一安裝角^，同時(shí)砂輪繞水平軸旋轉(zhuǎn)^。 ^一般為A+(r 3')("為球頭立銑刀周 刃螺旋角)，^可以根據(jù)需要在±10>范圍內(nèi)調(diào)整。3)、球頭立銑刀相對(duì)于砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡 。磨削加工過(guò)程中，球頭立銑刀的槽底曲線BBe的起點(diǎn)B對(duì)應(yīng)砂輪端面圓周PO并與之相切接觸 ，球刃部分槽底終相切接觸點(diǎn)Be對(duì)應(yīng)砂輪最低點(diǎn)Pe。由于BBe是回轉(zhuǎn)曲面上的變導(dǎo)程螺旋線 ，根據(jù)BBe和砂輪大圓相切可以確定工件(球頭立銑刀)相對(duì)于砂輪的四軸聯(lián)動(dòng)(^、 f 、 f、 2)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。4)、按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫加工程序，在 專用數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn)磨削加工。
在磨削球頭立銑刀9的球刃后刀面過(guò)程中，如附圖2所示。砂輪8與球頭立銑刀9根據(jù)已經(jīng)
形成的主切削刃刃形作四軸聯(lián)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。四軸聯(lián)動(dòng)是繞球頭立銑刀軸線X的轉(zhuǎn)動(dòng)^、沿軸 線X的平移^ 、垂直于軸線X的水平軸線Y的移動(dòng)f和沿垂直于軸線X和軸線Y的軸線Z的移動(dòng)2 。砂輪8的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相切；在磨削球頭立銑刀9圓周部分后刀面過(guò) 程中，磨削圓柱形球頭立銑刀時(shí)，砂輪8與球頭立銑刀9作邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂輪8的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相切。后刀面磨削加工時(shí)，可以選用平形砂輪、錐形 砂輪，并可根據(jù)所選砂輪的形狀，可以通過(guò)調(diào)整砂輪8的安裝位置和修磨砂輪來(lái)滿足后刀面 磨削要求。磨削加工球頭立銑刀后刀面一般步驟為1)、確定前刀面與球面和圓周面的交 線即切削刃。砂輪大圓端面與球頭立銑刀干涉形成前刀面，后刀面磨削過(guò)程中，砂輪與工件 的接觸線隨進(jìn)給而變化，接觸線與球面交點(diǎn)的連線構(gòu)成切削刃；2)、確定砂輪的安裝位置 和形狀參數(shù)。砂輪坐標(biāo)系相對(duì)于工件(球頭立銑刀)坐標(biāo)系有一定的位置關(guān)系。根據(jù)所選砂 輪的形狀，可以通過(guò)調(diào)整砂輪的安裝位置和修磨砂輪來(lái)滿足后刀面磨削要求；3)、計(jì)算砂 輪相對(duì)于球頭立銑刀的運(yùn)動(dòng)軌跡。磨削過(guò)程中任一時(shí)刻切削刃上的一點(diǎn)與砂輪的圓周面相切 ，切點(diǎn)是根據(jù)球頭立銑刀的旋轉(zhuǎn)^，軸向移動(dòng)^、水平徑向移動(dòng)f和垂直徑向移動(dòng)2實(shí)現(xiàn)的 ，結(jié)合l)所確定的切削刃上的坐標(biāo)點(diǎn)，確定球頭立銑刀相對(duì)于砂輪中心的運(yùn)動(dòng)軌跡；按照 相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫加工程序，在專用數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn)磨削加工。
本發(fā)明的實(shí)施例2:包括床身1和安裝在床身1上的水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2、水平橫 向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3、垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4、工件旋轉(zhuǎn)軸5、前刀面磨頭6和后刀面磨 頭7。還包括液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、砂輪修磨裝置和伺服運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)等其他輔助裝置。床身1采用咸陽(yáng)機(jī)床廠生產(chǎn)的MYA6025型萬(wàn)能工具磨床，伺服運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)由安川(YASKAWA)的2-II系列SGDM型伺服驅(qū)動(dòng)器(型號(hào)為SGDM-08ADA 、 SGDM-15ADA)、伺服電機(jī)和PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡組成。Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3與工具磨床工作臺(tái)的縱 向移動(dòng)方向平行，磨削過(guò)程中工具磨床的縱向、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和砂輪升降機(jī)構(gòu)鎖死。前刀面 磨頭6用于加工前刀面，后刀面磨頭7用于加工后刀面，前刀面磨頭6和后刀面磨頭7沿Z軸方 向重疊安裝，但在Z軸方向上保持必要的間距，以保證球頭立銑刀磨削加工中合理的空間位 置。前刀面磨頭6可繞垂直于水平面的軸線在水平面內(nèi)360度分度轉(zhuǎn)動(dòng)^ ，以調(diào)整砂輪軸與 工件軸的夾角。也可繞垂直于X軸和垂直于Y軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)^，以調(diào)整砂輪的姿態(tài)(通常 X2 = Q°)。后刀面磨頭7的砂輪軸與水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2的軸線垂直。水平縱向X軸直 線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2與水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3相互垂直；工件旋轉(zhuǎn)軸5安裝在水平縱向X軸直線 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2上，可隨水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2沿X軸方向移動(dòng)和隨水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)3沿Y軸方向移動(dòng)；垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4與前刀面磨頭6和后刀面磨頭7搭接。水平縱 向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2、水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3、垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)4均采用滾珠 絲桿傳動(dòng)。在磨削球頭立銑刀9的球刃前刀面時(shí)，如附圖1所示。球頭立銑刀9一邊繞其軸線X轉(zhuǎn)動(dòng)， 一邊按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與砂輪8作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；砂輪8與球頭立銑刀9的接觸線包絡(luò)形成螺旋 槽，螺旋面前刀面由砂輪端面圓周平面形成；在磨削球頭立銑刀9的圓周部分前刀面過(guò)程中 ，球頭立銑刀9相對(duì)于砂輪8沿其軸線邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺旋槽前刀面的加工。 球頭立銑刀9的槽底曲線的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)砂輪端面圓周并與之相切接觸，球刃部分槽底終相切接 觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)砂輪最低點(diǎn)。磨削加工前刀面的砂輪可以為碟形砂輪、圓錐形砂輪、成形砂輪等。 磨削加工球頭立銑刀前刀面一般步驟為1)、確定球頭立銑刀槽底曲線。球頭立銑刀9的槽 底曲線由球頭部分槽底曲線和圓柱部分槽底曲線連接而成。球頭部分槽底曲線為回轉(zhuǎn)曲面變 導(dǎo)程螺旋線，圓錐部分槽底曲線為圓錐螺旋線，球頭部分槽底曲線和圓周槽底曲線(護(hù)軸線 螺旋線或圓錐螺旋線)在球頭與圓周交接附近實(shí)現(xiàn)光滑連接；2)、確定砂輪8相對(duì)于球頭立 銑刀9的位置關(guān)系。磨削加工前，砂輪大圓端面與工件(球頭立銑刀)軸線成一安裝角^， 同時(shí)砂輪繞水平軸旋轉(zhuǎn)^。 ^一般為A+C。 3')("為球頭立銑刀周刃螺旋角)，^可 以根據(jù)需要在±10>范圍內(nèi)調(diào)整。3)、球頭立銑刀相對(duì)于砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡。磨削加工過(guò)程中 ，球頭立銑刀的槽底曲線BBe的起點(diǎn)B對(duì)應(yīng)砂輪端面圓周PO并與之相切接觸，球刃部分槽底終 相切接觸點(diǎn)Be對(duì)應(yīng)砂輪最低點(diǎn)Pe。由于BBe是回轉(zhuǎn)曲面上的變導(dǎo)程螺旋線，根據(jù)BBe和砂輪大
圓相切可以確定工件(球頭立銑刀)相對(duì)于砂輪的四軸聯(lián)動(dòng)(J、 f、 f、 2)運(yùn)動(dòng)關(guān)系， 即兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。4)、按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫加工程序，在專用數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn) 磨削加工。
在磨削球頭立銑刀9的球刃后刀面過(guò)程中，如附圖2所示。砂輪8與球頭立銑刀9根據(jù)已經(jīng) 形成的主切削刃刃形作四軸聯(lián)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。四軸聯(lián)動(dòng)是繞球頭立銑刀軸線X的轉(zhuǎn)動(dòng)^、沿軸 線X的平移^ 、垂直于軸線X的水平軸線Y的移動(dòng)f和沿垂直于軸線X和軸線Y的軸線Z的移動(dòng)2 。砂輪8的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相切；在磨削球頭立銑刀9圓周部分后刀面過(guò) 程中，磨削圓錐形球頭立銑刀時(shí)，砂輪8與球頭立銑刀9作三軸(J、 f、 2)聯(lián)動(dòng)的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。砂輪8的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相切。后刀面磨削加工時(shí)，可以選用平 形砂輪、錐形砂輪，并可根據(jù)所選砂輪的形狀，可以通過(guò)調(diào)整砂輪8的安裝位置和修磨砂輪 來(lái)滿足后刀面磨削要求。磨削加工球頭立銑刀后刀面一般步驟為1)、確定前刀面與球面 和圓周面的交線即切削刃。砂輪大圓端面與球頭立銑刀干涉形成前刀面，后刀面磨削過(guò)程中，砂輪與工件的接觸線隨進(jìn)給而變化，接觸線與球面交點(diǎn)的連線構(gòu)成切削刃；2)、確定砂 輪的安裝位置和形狀參數(shù)。砂輪坐標(biāo)系相對(duì)于工件(球頭立銑刀)坐標(biāo)系有一定的位置關(guān)系 。根據(jù)所選砂輪的形狀，可以通過(guò)調(diào)整砂輪的安裝位置和修磨砂輪來(lái)滿足后刀面磨削要求； 3)、計(jì)算砂輪相對(duì)于球頭立銑刀的運(yùn)動(dòng)軌跡。磨削過(guò)程中任一時(shí)刻切削刃上的一點(diǎn)與砂輪 的圓周面相切，切點(diǎn)是根據(jù)球頭立銑刀的旋轉(zhuǎn)^，軸向移動(dòng)^、水平徑向移動(dòng)f和垂直徑向 移動(dòng)2實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合l)所確定的切削刃上的坐標(biāo)點(diǎn)，確定球頭立銑刀相對(duì)于砂輪中心的運(yùn) 動(dòng)軌跡；按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫加工程序，在專用數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn)磨削加工。
權(quán)利要求
1.一種球頭立銑刀的磨削加工方法，它使用砂輪(8)對(duì)球頭立銑刀(9)的前刀面和后刀面進(jìn)行磨削加工，其特征在于在磨削過(guò)程中一邊使砂輪(8)繞其主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及使球頭立銑刀(9)繞其軸線X作轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊將球頭立銑刀(9)沿其軸線X進(jìn)行平移、同時(shí)將球頭立銑刀(9)沿垂直于軸線X的水平軸線Y進(jìn)行移動(dòng)、將球頭立銑刀(9)沿垂直于軸線X和軸線Y的軸線Z進(jìn)行移動(dòng)，構(gòu)成四軸聯(lián)動(dòng)磨削加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的球頭立銑刀的磨削加工方法，其特征在于 在磨削球頭立銑刀(9)的球刃前刀面過(guò)程中，球頭立銑刀(9) 一邊繞其軸線X轉(zhuǎn)動(dòng)， 一邊 按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與砂輪(8)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；砂輪(8)與球頭立銑刀(9)的接觸線包絡(luò) 形成螺旋槽，螺旋面前刀面由砂輪端面圓周平面形成；在磨削球頭立銑刀(9)的圓周部分 前刀面過(guò)程中，球頭立銑刀(9)相對(duì)于砂輪(8)沿其軸線邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 螺旋槽前刀面的加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的球頭立銑刀的磨削加工方法，其特征在于 在磨削球頭立銑刀(9)的球刃后刀面過(guò)程中，砂輪(8)與球頭立銑刀(9)根據(jù)已經(jīng)形成 的主切削刃刃形作四軸聯(lián)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂輪(8)的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的切削刃相 切；在磨削球頭立銑刀(9)圓周部分后刀面過(guò)程中，砂輪(8)與球頭立銑刀(9)作邊轉(zhuǎn) 動(dòng)邊移動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或作三軸聯(lián)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂輪(8)的外圓周母線始終與已經(jīng)形成的 切削刃相切。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的球頭立銑刀的磨削加工方法，其特征在于 在磨削球頭立銑刀(9)圓周部分后刀面過(guò)程中，磨削圓柱形球頭立銑刀時(shí)，砂輪(8)與球 頭立銑刀(9)作邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊移動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；磨削圓錐形球頭立銑刀時(shí)，砂輪(8)與球頭立 銑刀(9)作三軸聯(lián)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的球頭立銑刀的磨削加工方法，其特征在 于球刃部分槽底曲線為回轉(zhuǎn)曲面變導(dǎo)程螺旋線，圓柱形球頭立銑刀圓柱部分槽底曲線為護(hù) 軸線螺旋線，圓錐形球頭立銑刀圓錐部分槽底曲線為圓錐螺旋線；球頭部分槽底曲線和圓周槽底曲線在球頭與圓周交接附近實(shí)現(xiàn)光滑連接。權(quán)利要求6
一種球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，包括床身(1)和安裝 在床身(1)上的水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(2)、水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)、垂直 方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(4)、工件旋轉(zhuǎn)軸(5)和前刀面磨頭(6)、后刀面磨頭(7)，其 特征在于水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(2)與水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)相互垂直；工 件旋轉(zhuǎn)軸(5)安裝在水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(2)上，并可分別隨水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng) 平臺(tái)(2)和水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)沿X軸、Y軸方向移動(dòng)；垂直方向Z軸直線運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)(4)與水平縱向X軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(2)和水平橫向Y軸直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)搭接或與前刀 面磨頭(6)和后刀面磨頭(7)搭接。權(quán)利要求7根據(jù)權(quán)利要求6所述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，其特 征在于前刀面磨頭(6)和后刀面磨頭(7)相對(duì)安裝在機(jī)床兩側(cè)。權(quán)利要求8根據(jù)權(quán)利要求6所述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，其特 征在于前刀面磨頭(6)和后刀面磨頭(7)沿Z軸方向保持一定間距依次重疊安裝。權(quán)利要求9根據(jù)權(quán)利要求6所述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，其特 征在于前刀面磨頭(6)和后刀面磨頭(7)沿Z軸方向保持一定間距依次重疊安裝。權(quán)利要求IO根據(jù)權(quán)利要求6所述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，其 特征在于前刀面磨頭(6)可繞垂直于水平面的軸線在水平面內(nèi)360度分度轉(zhuǎn)動(dòng)。權(quán)利要求ll根據(jù)權(quán)利要求6所述的球頭立銑刀的磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，其 特征在于前刀面磨頭(6)可繞垂直于X軸和垂直于Y軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球頭立銑刀的磨削加工方法及磨削加工四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備，它在磨削過(guò)程中一邊使砂輪(8)繞其主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及使球頭立銑刀(9)繞其軸線X作轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊將球頭立銑刀(9)沿其軸線X進(jìn)行平移、同時(shí)將球頭立銑刀(9)沿垂直于軸線X的水平軸線Y進(jìn)行移動(dòng)、將球頭立銑刀(9)沿垂直于軸線X和軸線Y的軸線Z進(jìn)行移動(dòng)，構(gòu)成四軸聯(lián)動(dòng)磨削加工。本發(fā)明能夠一次裝夾磨削加工出球頭立銑刀球頭前刀面和圓周前刀面，可以在一臺(tái)專用機(jī)床上實(shí)現(xiàn)所有前后刀面的磨削，本發(fā)明的磨削設(shè)備比五軸聯(lián)動(dòng)加工中心減少了一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸，從而使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件間精度易保證，有效的降低了設(shè)備成本。
文檔編號(hào)B24B3/08GK101318303SQ20081030051
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者彪 何, 林 何, 帥 李, 管琪明, 蔡家斌, 趙先鋒, 勤 黃 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)