本文關(guān)鍵詞：曲面鋼模芯精密磨削的環(huán)面砂輪輪廓自適應(yīng)修整研究

  更多相關(guān)文章： 自由曲面 金剛石砂輪 數(shù)控磨削 自適應(yīng)修整 刀具磨損

【摘要】：光學復(fù)雜自由曲面正在逐步替代球面和非球面,可以使光學系統(tǒng)小型化和高性能化。同時,光學制造產(chǎn)業(yè)也朝著高精度光學零部件的模具化批量生產(chǎn)方向發(fā)展。但是,金剛石砂輪輪廓在磨削中如何自適應(yīng)復(fù)雜曲面工件的輪廓特征是高效率精密磨削的技術(shù)瓶頸。因此,本課題設(shè)計出自適應(yīng)曲面面型磨削的自由曲線環(huán)面砂輪輪廓、開發(fā)出復(fù)雜曲線砂輪輪廓的離散點控制修整工藝并建立自由曲線環(huán)面砂輪的復(fù)雜曲面數(shù)控磨削刀位點算法。通過實驗研究砂輪和工件間的去除量機制,構(gòu)建自由曲面磨削中的砂輪自由曲線輪廓誤差動態(tài)仿真模型。研究的目的是實現(xiàn)智能化的復(fù)雜曲面精密磨削加工。研究表明,相比于只有30%-50%輪廓參與加工的圓弧輪廓砂輪,自適應(yīng)自由曲線環(huán)面金剛石砂輪可以保證砂輪輪廓實際參與加工區(qū)域達到60%左右。自由曲線輪廓砂輪修整后,厚10 mm和高2 mm的砂輪輪廓誤差平均可達27μm以下,證明離散點控制修整工藝是可行的。而且,砂輪曲線輪廓仿真模擬可以展現(xiàn)磨削中砂輪輪廓誤差的自修復(fù)過程,稱為砂輪輪廓的自適應(yīng)修整性,且結(jié)果顯示自由曲線輪廓砂輪可提高在線修復(fù)精度14%,而圓弧環(huán)面砂輪在磨削非回轉(zhuǎn)對稱曲面時并沒有自修復(fù)過程。在模具鋼的自由曲面磨削實驗中,砂輪輪廓平均誤差由21.5μm下降到15.7μm,因此,自由曲線環(huán)面砂輪輪廓能夠在在線磨削中實現(xiàn)自修復(fù)。磨削加工的面積為30 mm×6 mm自由曲面形狀誤差為15.1μm,表面粗糙度Ra為50 nm。因此,自適應(yīng)自由曲線輪廓砂輪修整及其自由曲面磨削方法可以實現(xiàn)高效率高精度的復(fù)雜曲面磨削加工。
【關(guān)鍵詞】：自由曲面 金剛石砂輪 數(shù)控磨削 自適應(yīng)修整 刀具磨損
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外主要研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 曲面模芯的制造技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 金剛石砂輪刀具的精密修整技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 CNC數(shù)控加工刀具軌跡策劃及其刀具干涉研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 數(shù)控加工過程中的刀具磨損的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題研究的來源和主要內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 環(huán)面砂輪的設(shè)計及數(shù)控成型修整實驗研究17-31
• 2.1 自由曲面的建模17
• 2.2 基于自由曲面面型的砂輪輪廓設(shè)計17-20
• 2.2.1 自由曲面設(shè)計17-19
• 2.2.2 砂輪輪廓設(shè)計19-20
• 2.3 自由線環(huán)面砂輪的修整原理-離散點控制修整法20-21
• 2.4 自由曲線環(huán)面金剛石砂輪修整實驗研究21-28
• 2.4.1 正交實驗原理21-23
• 2.4.2 實驗器材23-24
• 2.4.3 實驗結(jié)果評價標準24-26
• 2.4.4 修整正交實驗26-28
• 2.5 修整實驗結(jié)果分析28-29
• 2.5.1 砂輪輪廓誤差28-29
• 2.5.2 修整率29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 環(huán)面砂輪刀具的刀位點算法和干涉研究31-42
• 3.1 自由曲面數(shù)控加工原理31
• 3.2 刀位點計算31-34
• 3.2.1 離散算法31-32
• 3.2.2 公式法32-34
• 3.3 刀具軌跡全局干涉檢驗方法研究34-35
• 3.4 局部干涉檢驗35-40
• 3.4.1 離散點云比較法35-36
• 3.4.2 曲率比較法36-39
• 3.4.3 刀具軌跡曲線法39-40
• 3.5 圓弧環(huán)面砂輪對比分析40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 環(huán)面砂輪用于曲面鋼模芯精密磨削實驗研究42-61
• 4.1 模具鋼的選用42-43
• 4.2 模具鋼的數(shù)控磨削參數(shù)優(yōu)化43-46
• 4.2.1 磨削參數(shù)優(yōu)化實驗設(shè)計43
• 4.2.2 實驗與檢測43-45
• 4.2.3 磨削參數(shù)優(yōu)化45-46
• 4.3 曲面鋼模芯磨削實驗46-48
• 4.3.1 實驗器材46
• 4.3.2 實驗與檢測46-48
• 4.4 曲面磨削加工表面質(zhì)量模型48-53
• 4.4.1 殘余高度48-50
• 4.4.2 曲面磨削金剛石磨粒模型50-53
• 4.5 實驗結(jié)果分析53-60
• 4.5.1 補償前后砂輪輪廓誤差對比分析53-55
• 4.5.2 補償前后曲面模芯面型誤差對比分析55-56
• 4.5.3 曲面模芯加工表面質(zhì)量分析56-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 環(huán)面砂輪曲面磨削過程輪廓自適應(yīng)修整分析61-75
• 5.1 金剛石砂輪磨削模具鋼的磨損速率曲線實驗研究61-64
• 5.1.1 實驗器材61-62
• 5.1.2 磨損實驗62-63
• 5.1.3 磨損率63-64
• 5.2 曲面磨削過程中環(huán)面砂輪輪廓的自適應(yīng)修整建模分析64-70
• 5.2.1 曲面的材料去除量模型64-65
• 5.2.2 磨損導致環(huán)面砂輪輪廓變化的理論模型研究65-66
• 5.2.3 自由曲線和圓弧環(huán)面砂輪輪廓磨損的仿真模擬對比分析66-70
• 5.3 曲面鋼模芯磨削過程中砂輪磨損的實驗結(jié)果分析70-73
• 5.3.1 曲面鋼磨削的材料去除量體積70-71
• 5.3.2 自由曲線環(huán)面砂輪磨削曲面實驗過程中輪廓誤差的變化71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82-83
• 附件83

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