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一種更換砂（shā）輪免對刀的內圓（yuán）磨削方法

2020-7-9 來源：武漢--湖北（běi）大學計算機與信息工程學院作者：陳濤王輝輝楊維明張玲（líng）胡（hú）東紅

摘要：內（nèi）圓磨削過程中（zhōng），砂輪的磨損是不（bú）可避免的，特別是對於對小（xiǎo）孔徑內圓磨而言，砂輪外（wài）徑小，對工（gōng）件磨削時，砂輪損（sǔn）耗較快，當砂輪的磨損到達一（yī）定（dìng）程度，磨削工件質量以及效（xiào）率會大大降低，所以需（xū）要修整砂輪，或者更換新砂輪，從而要重新對刀，設置砂輪（lún）修整原點和工件坐（zuò）標原點，經過多次調整以後才能（néng）磨削出合格工件，可（kě）供使用。這個過程即費時間（jiān）也費工件，為此我們提出（chū）了一種內圓磨削更換砂輪免對刀的方法，建立磨削起始位置（zhì）和磨削終點位置與砂（shā）輪直徑關係，以及建立當前砂輪直徑與砂輪修整量關（guān）係，在更換新的砂輪後，直（zhí）接調用砂輪修整程序（xù），對砂（shā）輪進行若幹次修整後，即可開始磨削加工工件。

關鍵詞：內圓磨對刀（dāo）砂輪更換

內（nèi）圓磨（mó）床作為一種精密磨削設（shè）備，廣（guǎng）泛應用於中小孔內圓磨削加（jiā）工（gōng），由於砂輪轉速高，砂輪（lún）軸（zhóu）剛性（xìng）比較差，容易產（chǎn）生彎（wān）曲形變與振動，導致砂輪工作表麵磨粒會（huì）因不均勻磨損（sǔn）而失去正確的幾（jǐ）何（hé）形狀[1]。但在砂輪（lún）磨削工件過程中，砂輪磨損程度以及自身保持程度是十分重要的，為了保證（zhèng）內圓磨過程中（zhōng）的磨削（xuē）質量，砂輪要保持良好的表麵質（zhì）量，就需要不斷的，均勻（yún）地（dì）修整砂輪，甚至是更換新的砂（shā）輪。由（yóu）於砂輪（lún）尺寸的變（biàn）化，砂輪和工件的相對位置也會發生變化，機床在重新進（jìn）給（gěi）前（qián）必須進行砂輪和工件之間位置調（diào）整[2]。在本文中，就是通過調整程序（xù）中新砂輪直徑參數（shù），來調整砂輪磨削的起始（shǐ）和終點位置來對工（gōng）件進（jìn）行磨削。

同時在進行內圓磨削（xuē）時，使用的砂輪存在砂輪切（qiē）削性很快下降，加工狀態發（fā）生（shēng）變（biàn）動（dòng），磨粒在加（jiā）工表麵容易打滑，難以獲得足夠的（de）砂輪線速度（dù）等不利條件，容易造成加工效率下降以及加工精度不穩定[3]，因此需要及時的修整砂輪以及更換新（xīn）砂（shā）輪來保證加工質量和效率。可（kě）以通過統計每個（gè）砂輪加工工件的數量得到砂輪的實際壽命，研究表明:過長的修整間隔並不能提高砂輪的壽（shòu）命及加工（gōng）效率,反而會影響加（jiā）工工件的質量。過長（zhǎng）的修整間隔會使砂輪在磨削（xuē）的過程中自身損耗大幅增（zēng）加,所以過長的修整間隔（gé）反而會降低砂輪（lún）的使用壽命[4]。所以在砂輪磨削工件過程中，對加工工件數量（liàng）進行統計，當磨削的工（gōng）件達到指定（dìng）數量時，調用砂輪（lún）修整（zhěng）程序對（duì）砂輪進行修整，或者對砂輪進行（háng）更換。

為（wéi）了避免內圓磨床頻繁的砂輪更換帶來的重新對刀工件原點、重新對刀砂輪修整原點和重新試磨工件（jiàn）等繁瑣步驟，提出一種更（gèng）換砂輪麵對刀的內圓磨（mó）削方法，能夠有（yǒu）效地提高了加工效率。

1.更（gèng）換砂輪免對刀方法簡介

該方法在更換新（xīn）砂輪後，不需要對刀，直（zhí）接調用砂輪修整程序，對砂（shā）輪進行若幹次修整後，即可開始磨削加工工（gōng）件（jiàn）。通過預先設置砂輪修磨工件個數，修（xiū）磨完指（zhǐ）定的（de）個數（shù）工件後，可以自動（dòng）調用砂輪修整程序對砂輪進行修整。若是更換新砂（shā）輪，直接修改（gǎi）砂輪直徑參數，調（diào）用砂輪修整程序進行若幹次（cì）修整，即可開始磨（mó）削加工工件。

2.方法具體內（nèi）容

2.1建立磨削起始（shǐ）位置和磨（mó）削終點位置與砂輪直徑關係

首先（xiān）測量、計（jì）算並記錄新砂輪直徑D0和當前砂輪直徑D2，確定磨削起始（shǐ）位（wèi）置和磨削終點位置的X軸（zhóu）坐標值。金剛筆和工件固定在工作台上（shàng），砂輪固定在砂輪架（jià）床身上，砂輪能夠沿X軸方向上下（xià）移動，也可以沿（yán）Z軸方向左右（yòu）移動，砂輪沿X軸靠近金剛筆為X軸負方向，砂輪沿Z軸靠近工件為Z軸正方向，將新砂輪安裝（zhuāng）在砂輪夾頭上，手工操作數控機床，令金剛筆接近砂輪表麵並留有安全間隙，記錄此時的機床X軸坐標位置X0；如圖1所示，1—工件，2—金剛筆，3—砂輪，4—砂輪夾頭。將新（xīn）砂輪安裝在砂輪夾頭上，手工操作數（shù）控機床，令金剛筆接近砂（shā）輪表麵並留有一定的安全（quán）間隙。

圖1 金剛筆接近砂輪表麵存在安全間隙的狀態圖

手工操作數控（kòng）機床，反複修（xiū）整砂輪，直到金剛（gāng）筆飽（bǎo）滿可靠地對砂輪進行完全的修整如（rú）圖2所示（shì），記錄（lù）此時的機床X軸坐標位置X1，測量並記錄此時的砂輪直徑D1，記（jì）錄當前直徑D2=D1，由此，計算出新砂輪直徑D0，D0含安全間隙，D0為：

（1）

圖2金剛筆飽滿可靠地對砂輪進行完（wán）全修整的狀態（tài）圖

將標準工件，內徑（jìng）尺寸為（wéi）W1，安裝在工作台上，手工（gōng）操作數控機床，移動砂輪輕觸標準工件表麵，記錄當前機床（chuáng）X軸坐標位置X2；如圖3所示。

圖3移動砂輪輕（qīng）觸標準工件表麵的狀態圖

將毛坯工件安裝在工作台上，手（shǒu）工操作數控機（jī）床，移動砂輪到毛坯工件表麵安全間隙處，記錄當（dāng）前機床X軸坐標位置X3；如圖4所（suǒ）示。

圖4移動砂輪到毛坯（pī）工件表麵安全間隙處的狀態圖

編製磨削加工程序P1。磨削起（qǐ）始位置X軸坐標值：

（2）

磨削終點位置X軸坐標值：

（3）

運行該程序（xù），對毛坯工件進行試磨加工；測量磨削加工後的工件直徑，記為W2，根據實際磨削加工的尺寸與標準工件的尺寸（cùn）W1的差，將公（gōng）式（3）中磨削（xuē）工件時的X軸終點坐標Xe調整為Xe’：

（4）

完成了磨削加工程序P1的設定和磨削尺寸調整，建立了磨削起（qǐ）始位（wèi）置和磨削終點位置的X軸坐標（biāo）值與當前砂輪直（zhí）徑D2之間的關係；建立當前砂輪直（zhí）徑與（yǔ）砂輪修整量關係，設定砂輪（lún）修整程（chéng）序P2，並在砂（shā）輪修整完成後，將加工（gōng）工（gōng）件計數清零；設定內圓磨磨削加工主程（chéng）序P3，使其能夠實現調用磨削加工（gōng）程序P1，修改加剩餘加工工件數N，剩餘加工（gōng）工件計數N為零，則調用砂輪修整（zhěng）程序P2；更換新砂輪後，不用對刀（dāo），人工將當前砂輪（lún）直徑D2修改為新砂輪直徑D0，然後直接調用砂（shā）輪修（xiū）整程序P2若幹次；然（rán）後，直接開（kāi）始磨削加（jiā）工工件。

2.2建立當前砂輪直徑與砂輪修（xiū）整量關係

設置砂輪修整起始位（wèi）置為機床X軸坐標

(5)

砂輪修整的終點位置為機床X軸坐標

(6)

其中為砂（shā）輪修整量；

設定砂（shā）輪修整（zhěng）程（chéng）序P2，使其（qí）能夠實（shí）現：若當前砂輪直徑（jìng）D2小於預先設定的砂輪最小直徑D3，則提示更換新砂輪；否則（zé），令機床由砂輪修整起始（shǐ）位置X軸坐標開始，修整砂輪至砂輪修整終點位置X軸坐標；修改當（dāng）前砂輪直徑

（7）

設（shè）置當前砂輪（lún）可（kě）加工工件數N=m，其中（zhōng）m代表每加（jiā）工m個工（gōng）件，修整（zhěng）一次砂輪；N代表剩餘加工工件數，每加工一個工（gōng）件，N的值減1，當N減到0，則自動調用砂輪修整程（chéng）序P2。

2.3內圓磨削主（zhǔ）程序設置及更換新砂輪設置

內圓磨削主程序P3中包（bāo）括在裝上毛坯工件，調用磨削加工程序P1，提（tí）示操作人（rén）員（yuán）取下加工好的工（gōng）件，裝上毛坯工件；N=N-1；若N>0，直接（jiē）調用磨削加（jiā）工程序P1加工工件；否則，調用（yòng）砂輪修整程（chéng）序P2，然後再調用磨削加工程序（xù）P1。

若安裝新砂輪，則將（jiāng）當前砂輪直（zhí）徑D2修改（gǎi）為新（xīn）砂輪直徑D0，

（8）

多（duō）次調用砂輪修整程序P2，直到（dào）金剛筆飽滿（mǎn）地對砂輪進行修整；執行內圓磨加工主（zhǔ）程序P3，對工件加工。

3.結語

（1）砂輪經過多次修整後，修磨效果和（hé）安全性會逐漸降低，需要合理的設置一個砂輪最小直徑。同（tóng）時在需要設置合適的砂（shā）輪修整間隔，保證砂輪的磨（mó）削質量以（yǐ）及使用（yòng）壽命。

（2）最開始測量（liàng）砂輪直徑時，砂輪可能（néng）不圓導致無法準確測量出砂輪直徑，但是可以確定金剛筆修整後的（de）砂輪直徑，從而反推出新砂輪直徑（包含安全間隙）。

（3）避免每次更換新砂輪後，修整新砂輪、重新對刀工件原點、重新對刀（dāo）砂輪修整原點和重新試磨工件等繁瑣步驟，有效地提高了（le）加工效率。

（4）更換新砂輪後（hòu），隻需把（bǎ）當前砂輪直徑修改為新砂（shā）輪直徑，調用砂輪修整程序，對砂輪進行若幹（gàn）次修整，即可（kě）直接磨削加工工件（jiàn），提高了加工效率（lǜ）。

參考文獻

[1]趙（zhào）飛, 李煥鋒, 沙傑,等. 功率監控在精密內圓磨床砂輪修整係統中的應用[J]. 機械工程師, 2013, 000(001):8-10.

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[4]陳衛（wèi）東, 塗俊（jun4）群（qún）. 壓縮機（jī）內圓磨CBN砂輪修（xiū）整間隔對工件質量及砂輪壽命的影響[C]. 中國超硬材料技術發展（zhǎn）論壇. 2015.

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