西安交通大学孙林获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利基于摇篮式五轴机床的杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119897777B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510335427.5,技术领域涉及:B24B13/00;该发明授权基于摇篮式五轴机床的杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法是由孙林;宋科研;孟晓辉;丁建军;陈兆翔;仙丹;金雨生;蒋庄德设计研发完成,并于2025-03-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于摇篮式五轴机床的杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于摇篮式五轴机床的杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法,包括,获取磨削球面所需的各项尺寸和工艺参数,获取工件磨削球面的运动轨迹;基于摇篮式五轴机床,根据工件磨削球面的运动轨迹,通过杯形圆弧砂轮将待加工工件的端面磨削加工为球面工件;加工结束后,对球面工件的面形精度进行检测,测量球面工件的面形误差,从而计算杯形圆弧砂轮的位置误差,补偿并调整杯形圆弧砂轮的加工位置,重新计算工件磨削球面的运动轨迹,进行再次加工,直至球面工件的面形误差在允许范围内,加工完成,提高了球面加工效率,以及提高了球面半径的精度和解决了对刀磨损控制精度有限的问题。
本发明授权基于摇篮式五轴机床的杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法在权利要求书中公布了:1.一种杯形圆弧砂轮磨削球面及误差补偿的方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,获取磨削球面所需的各项尺寸和工艺参数,获取工件磨削球面的运动轨迹; S2,基于摇篮式五轴机床,根据工件磨削球面的运动轨迹,待加工工件随摇篮式五轴机床的摇篮轴摆动角度变化,通过杯形圆弧砂轮将待加工工件的端面磨削加工为球面工件;所述球面工件的加工类型包括凸球面和凹球面; S3,加工结束后,对球面工件的面形精度进行检测,测量球面工件的面形误差,从而计算杯形圆弧砂轮的位置误差; S4,根据杯形圆弧砂轮的位置补偿量,补偿并调整杯形圆弧砂轮的加工位置,重新计算工件磨削球面的运动轨迹,对球面工件进行再次加工,直至球面工件的面形误差在允许范围内,加工完成; S1中获取磨削球面所需的各项尺寸和工艺参数,具体包括: 待加工工件的直径和高度、需加工出的球面工件的中心厚度和球面半径、待加工工件安装在摇篮式五轴机床上时摇篮摆动中心和待加工工件底面的距离、摇篮轴摆动中心和需加工出的球面工件的球心距离、磨削过程中球面工件半径减小的速度、杯形圆弧砂轮的中径和磨粒区域的小圆弧半径; S1中工件磨削球面的运动轨迹,具体为: 当加工凸球面时,工件磨削球面的运动轨迹公式为: ; 式中:为在磨削初始位置杯形圆弧砂轮端面自转的截圆与待加工工件的自转形成的包络球面半径;f磨削过程中球面工件半径减小的速度;为杯形圆弧砂轮的中径,为杯形圆弧砂轮的磨粒区域的小圆弧半径;为磨削时间;为摇篮式五轴机床的Y轴位置,为摇篮式五轴机床的Z轴位置,为摇篮式五轴机床的A轴位置;为摇篮轴摆动中心和球面工件的球心距离; 其中,包络球面的半径为为: ; 式中:为球面工件的球面半径,为球面工件的中心厚度,为待加工工件的直径; 当加工凹球面时,工件磨削球面的运动轨迹公式为: 式中:为待加工工件的高度,为待加工工件安装在摇篮式五轴机床上时摇篮摆动中心和待加工工件底面的距离;为摇篮式五轴机床的Y轴位置,为摇篮式五轴机床的Z轴位置,为摇篮式五轴机床的A轴位置;为在磨削初始位置杯形圆弧砂轮端面自转的截圆与待加工工件的自转形成的包络球面的半径; 其中,包络球面的半径为为: ; 式中:为球面工件的球面半径,为球面工件的中心厚度,为待加工工件的高度; S2的具体加工过程为: 基于摇篮式五轴机床,待加工工件安装在转台上,杯形圆弧砂轮安装在主轴上;根据工件磨削球面的运动轨迹,待加工工件随摇篮式五轴机床的摇篮轴摆动且绕自身轴线转动,主轴带动杯形圆弧砂轮自转形成截圆式的磨削区域,摇篮轴的摆动角度在磨削过程中不断变化,通过砂轮的磨削区域与待加工工件接触,将待加工工件的端面磨削为球面工件; 在加工过程中,在磨削初始位置杯形圆弧砂轮的端面自转的截圆与待加工工件的自转形成包络球面,包络球面的半径以速度f随磨削时间t均匀减小或增大,任意时刻在包络球面的任意位置上,材料去除的方式以包络球面为边界,向待加工工件收缩或扩张,在任意的半径方向上,去除的材料厚度是均匀的; S3中的杯形圆弧砂轮的位置误差,具体计算过程为: 当球面工件为凸球面时,杯形圆弧砂轮的位置误差,计算公式为: 当球面工件为凹球面时,杯形圆弧砂轮的位置误差,计算公式为: 式中:为杯形圆弧砂轮的圆弧中心在水平Y方向上偏离理想位置的距离,为杯形圆弧砂轮的圆弧中心在竖直Z方向上偏离理想位置的距离,为磨削后的球面工件的半径,为球面工件的中心区域圆形凸起的半径,为杯形圆弧砂轮的磨粒区域的小圆弧半径;L为杯形圆弧砂轮杯口的中心到包络球面中心的距离。
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