一種控制磨削參數(shù)的磨削方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種控制磨削參數(shù)的磨削方法，屬于高效、高質(zhì)量磨削領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，針對批量零件質(zhì)量一致性要求越來越嚴(yán)格。所謂產(chǎn)品質(zhì)量一致性，在生產(chǎn)中即為車間生產(chǎn)的產(chǎn)品保持一致性，不出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量波動(既不偏好，又不偏差)。在高精度零件的批量加工中，磨削通常是保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量的最后一道工序。目前廣泛采用的方法是，首先對砂輪進(jìn)行修整，修整后以固定參數(shù)對同一批零件進(jìn)行磨削加工，即恒進(jìn)給磨削，整個(gè)磨削過程中加工參數(shù)不再調(diào)整或改變。但是批量連續(xù)磨削過程中，砂輪的不斷磨損與堵塞，使得砂輪的磨削性能會有較大變化，使得磨削狀態(tài)處在動態(tài)變化中，進(jìn)而影響同一批被加工零件加工精度和表面質(zhì)量的一致性。為了保證同一批零件的加工質(zhì)量，必須頻繁修整砂輪，或者采用較保守的加工參數(shù)進(jìn)行磨削，確保即使砂輪磨損或堵塞情況下也能獲得合格的加工質(zhì)量，這會極大影響加工效率。砂輪磨削狀態(tài)變化影響磨削質(zhì)量和加工效率的問題，在對批量加工對象質(zhì)量穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求、并且工件制造與加工成本比較高的場合尤其突出，如航空航天領(lǐng)域發(fā)動機(jī)高溫合金類工件加工、具有高互換性要求的汽車零件的批量制造等。
[0003]磨削溫度是表征磨削質(zhì)量的一個(gè)非常重要的過程參量，磨削區(qū)溫度與工件最終的磨削質(zhì)量情況有著密切聯(lián)系，磨削區(qū)溫度過高，會直接導(dǎo)致零件表面的磨削燒傷，形成加工變質(zhì)層，表面硬度和耐磨性下降，影響零件的使用性能，甚至導(dǎo)致被加工零件報(bào)廢。特別是對鈦合金、高溫合金等難加工材料的磨削加工，控制磨削溫度是保證零件加工精度和表面完整性的關(guān)鍵因素。目前國內(nèi)外對難加工材料磨削溫度及磨削工藝開展了大量的研宄工作。中國專利CN102398220A公開的《平面磨削的磨削區(qū)溫度測量裝置》和中國專利CN202066612U公開的《一種可磨式半人工熱電偶測量磨削表面溫度裝置》等，采用半人工熱電偶法直接測量磨削區(qū)溫度，可為研宄不同磨削參數(shù)、不同砂輪狀態(tài)下的磨削溫度提供檢測手段，但不涉及磨削過程中的溫度反饋和磨削參數(shù)在線控制方法。該類方法均可用于磨削工藝實(shí)驗(yàn)研宄中磨削溫度的測量，從而指導(dǎo)磨削工藝的制定。這種方法測量磨削溫度需要內(nèi)置熱電偶溫度傳感器，破壞被加工工件，因此不能直接用于生產(chǎn)過程中磨削溫度的測量，磨削工藝確定后，仍采用的是恒定參數(shù)磨削，不能解決砂輪磨損堵塞導(dǎo)致的加工質(zhì)量一致性差的問題。
[0004]中國專利CN102009387A公開的《一種半導(dǎo)體晶片磨削力在線測量裝置及控制力磨削方法》和中國專利CN101716747A公開的《用于硅片超精密磨床的壓電式磨削力測量裝置》等，針對半導(dǎo)體晶片超精密磨削的需求，采用壓電式傳感器在線測量磨削力，并通過磨削力反饋控制磨削參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制力磨削，適用于對磨削力敏感的硬脆材料的磨削加工，不能實(shí)現(xiàn)磨削溫度的檢測與控制，對磨削溫度和表面燒傷敏感的高溫合金、鈦合金等零件磨削過程的控制無能為力。
[0005]目前尚沒有通過磨削溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和反饋在線控制磨削參數(shù)的方法。在鈦合金、高溫合金等零件的磨削加工中，實(shí)現(xiàn)磨削溫度的在線測量和實(shí)時(shí)控制磨削參數(shù)，對于保證零件的加工精度和批量制造零件的一致性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能夠保證批量磨削工件的磨削質(zhì)量的一致性的控制磨削參數(shù)的磨削方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種控制磨削參數(shù)的磨削方法，包括以下步驟:
[0009]A、將測溫樣件與待加工工件緊貼著一同置于絕緣夾具內(nèi)；絕緣夾具置于磨床工作平臺上；
[0010]所述的測溫樣件由左樣件單元、絕緣材料、感溫單元、右樣件單元和連接導(dǎo)線組成；所述的左樣件單元為右側(cè)有矩形槽的長方體，所述的右樣件單元與左樣件單元結(jié)構(gòu)對稱；所述的左樣件單元與右樣件單元選用與待加工工件相同的材料；
[0011]Al、當(dāng)待加工工件為金屬材料時(shí)，在左樣件單元和右樣件單元之間的矩形槽中安裝夾絲式半人工熱電偶；所述的夾絲式半人工熱電偶由兩層絕緣材料和一層感溫單元組成，感溫單元位于兩層絕緣材料之間，感溫單元和右樣件單元分別連接有連接導(dǎo)線；轉(zhuǎn)步驟A3 ；
[0012]A2、當(dāng)待加工工件為非金屬材料時(shí)，在左樣件單元和右樣件單元之間的矩形槽中安裝夾絲式人工熱電偶；所述的夾絲式人工熱電偶由三層絕緣材料和兩層感溫單元組成，按照一層絕緣材料、一層感溫單元、一層絕緣材料、一層感溫單元和一層絕緣材料的順序安裝，兩個(gè)感溫單元分別連接有連接導(dǎo)線；
[0013]A3、將左樣件單元和右樣件單元采用絕緣夾具夾緊；將連接導(dǎo)線與溫度采集系統(tǒng)連接；
[0014]B、進(jìn)行磨削工藝探索，總結(jié)磨削過程中磨削溫度的變化規(guī)律，分析待加工工件進(jìn)給速度Vw及磨削深度a 5對磨削溫度的影響規(guī)律，對不同磨削溫度下加工材料的表面粗糙度、殘余應(yīng)力及表面形貌進(jìn)行檢測，最終確定磨削深度、工件進(jìn)給速度、磨削溫度及表面質(zhì)量及完整性之間相對應(yīng)的關(guān)系，確定在保證不同加工要求情況下允許磨削溫度的上限值Ttl;同時(shí)為了保證磨削效率，確定T1= TtlXSO^作為允許磨削溫度的下限值，將此上限值Ttl和下限值T1輸入控制系統(tǒng)，作為實(shí)際磨削加工工藝參數(shù)的控制條件；
[0015]C、磨削待加工工件時(shí)，通過控制系統(tǒng)時(shí)刻監(jiān)控磨削溫度，若磨削溫度在Ttl和T
間，則磨削參數(shù)保持不變；若磨削溫度超過上限值Ttl時(shí)，磨床內(nèi)置的數(shù)控系統(tǒng)自動減小進(jìn)給速度和磨削深度，以降低磨削溫度；若磨削溫度低于下限值T1，磨床內(nèi)置的數(shù)控系統(tǒng)自動增加進(jìn)給速度磨削深度，在保證磨削溫度不超過上限值的前提下保證磨削效率。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0017]1、由于本發(fā)明采用與工件相同材質(zhì)的測量樣件與待加工零件同時(shí)加工，在測量樣件而非實(shí)際零件中埋入熱電偶測量磨削溫度，在不破壞加工零件的前提下即可實(shí)現(xiàn)溫度在線反饋和磨削參數(shù)的實(shí)時(shí)控制。
[0018]2、由于本發(fā)明采用夾絲式熱電偶、溫度采集系統(tǒng)及控制系統(tǒng)對磨削溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測反饋，在批量磨削工件時(shí)，本發(fā)明設(shè)定允許磨削溫度上限值及下限值，并且通過前期的工藝試驗(yàn)總結(jié)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)加工參數(shù)，從而進(jìn)一步控制磨削溫度，提高批量零件磨削加工質(zhì)量一致性，并且可以充分利用砂輪在不同階段的磨削性能，提高利用率，節(jié)約成本。
[0019]3、由于本發(fā)明采用夾絲熱電偶測量磨削溫度，可以直接測量磨削區(qū)溫度，且可多次測量，反復(fù)使用，制作簡便，準(zhǔn)確度高，并且工件材料可為金屬及非金屬材料，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置圖。
[0021]圖2為夾絲式半人工熱電偶測溫樣件拆分圖。
[0022]圖3為夾絲式人工熱電偶測溫樣件拆分圖。
[0023]圖4為夾絲式半人工熱電偶測溫樣件裝配圖
[0024]圖5為夾絲式半人工熱電偶的A-A剖視圖。
[0025]圖6為基于溫度反饋的磨削工藝方法技術(shù)路線圖。
[0026]圖7為工件進(jìn)給速度對磨削溫度的影響規(guī)律圖。
[0027]圖8為磨削