一种控制磨削参数的磨削方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种控制磨削参数的磨削方法，属于高效、高质量磨削领域。
【背景技术】
[0002]近年来，针对批量零件质量一致性要求越来越严格。所谓产品质量一致性，在生产中即为车间生产的产品保持一致性，不出现产品质量波动(既不偏好，又不偏差)。在高精度零件的批量加工中，磨削通常是保证产品的精度和质量的最后一道工序。目前广泛采用的方法是，首先对砂轮进行修整，修整后以固定参数对同一批零件进行磨削加工，即恒进给磨削，整个磨削过程中加工参数不再调整或改变。但是批量连续磨削过程中，砂轮的不断磨损与堵塞，使得砂轮的磨削性能会有较大变化，使得磨削状态处在动态变化中，进而影响同一批被加工零件加工精度和表面质量的一致性。为了保证同一批零件的加工质量，必须频繁修整砂轮，或者采用较保守的加工参数进行磨削，确保即使砂轮磨损或堵塞情况下也能获得合格的加工质量，这会极大影响加工效率。砂轮磨削状态变化影响磨削质量和加工效率的问题，在对批量加工对象质量稳定性有严格要求、并且工件制造与加工成本比较高的场合尤其突出，如航空航天领域发动机高温合金类工件加工、具有高互换性要求的汽车零件的批量制造等。
[0003]磨削温度是表征磨削质量的一个非常重要的过程参量，磨削区温度与工件最终的磨削质量情况有着密切联系，磨削区温度过高，会直接导致零件表面的磨削烧伤，形成加工变质层，表面硬度和耐磨性下降，影响零件的使用性能，甚至导致被加工零件报废。特别是对钛合金、高温合金等难加工材料的磨削加工，控制磨削温度是保证零件加工精度和表面完整性的关键因素。目前国内外对难加工材料磨削温度及磨削工艺开展了大量的研宄工作。中国专利CN102398220A公开的《平面磨削的磨削区温度测量装置》和中国专利CN202066612U公开的《一种可磨式半人工热电偶测量磨削表面温度装置》等，采用半人工热电偶法直接测量磨削区温度，可为研宄不同磨削参数、不同砂轮状态下的磨削温度提供检测手段，但不涉及磨削过程中的温度反馈和磨削参数在线控制方法。该类方法均可用于磨削工艺实验研宄中磨削温度的测量，从而指导磨削工艺的制定。这种方法测量磨削温度需要内置热电偶温度传感器，破坏被加工工件，因此不能直接用于生产过程中磨削温度的测量，磨削工艺确定后，仍采用的是恒定参数磨削，不能解决砂轮磨损堵塞导致的加工质量一致性差的问题。
[0004]中国专利CN102009387A公开的《一种半导体晶片磨削力在线测量装置及控制力磨削方法》和中国专利CN101716747A公开的《用于硅片超精密磨床的压电式磨削力测量装置》等，针对半导体晶片超精密磨削的需求，采用压电式传感器在线测量磨削力，并通过磨削力反馈控制磨削参数，实现控制力磨削，适用于对磨削力敏感的硬脆材料的磨削加工，不能实现磨削温度的检测与控制，对磨削温度和表面烧伤敏感的高温合金、钛合金等零件磨削过程的控制无能为力。
[0005]目前尚没有通过磨削温度的实时监测和反馈在线控制磨削参数的方法。在钛合金、高温合金等零件的磨削加工中，实现磨削温度的在线测量和实时控制磨削参数，对于保证零件的加工精度和批量制造零件的一致性具有重要意义。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够保证批量磨削工件的磨削质量的一致性的控制磨削参数的磨削方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]一种控制磨削参数的磨削方法，包括以下步骤:
[0009]A、将测温样件与待加工工件紧贴着一同置于绝缘夹具内；绝缘夹具置于磨床工作平台上；
[0010]所述的测温样件由左样件单元、绝缘材料、感温单元、右样件单元和连接导线组成；所述的左样件单元为右侧有矩形槽的长方体，所述的右样件单元与左样件单元结构对称；所述的左样件单元与右样件单元选用与待加工工件相同的材料；
[0011]Al、当待加工工件为金属材料时，在左样件单元和右样件单元之间的矩形槽中安装夹丝式半人工热电偶；所述的夹丝式半人工热电偶由两层绝缘材料和一层感温单元组成，感温单元位于两层绝缘材料之间，感温单元和右样件单元分别连接有连接导线；转步骤A3 ；
[0012]A2、当待加工工件为非金属材料时，在左样件单元和右样件单元之间的矩形槽中安装夹丝式人工热电偶；所述的夹丝式人工热电偶由三层绝缘材料和两层感温单元组成，按照一层绝缘材料、一层感温单元、一层绝缘材料、一层感温单元和一层绝缘材料的顺序安装，两个感温单元分别连接有连接导线；
[0013]A3、将左样件单元和右样件单元采用绝缘夹具夹紧；将连接导线与温度采集系统连接；
[0014]B、进行磨削工艺探索，总结磨削过程中磨削温度的变化规律，分析待加工工件进给速度Vw及磨削深度a 5对磨削温度的影响规律，对不同磨削温度下加工材料的表面粗糙度、残余应力及表面形貌进行检测，最终确定磨削深度、工件进给速度、磨削温度及表面质量及完整性之间相对应的关系，确定在保证不同加工要求情况下允许磨削温度的上限值Ttl;同时为了保证磨削效率，确定T1= TtlXSO^作为允许磨削温度的下限值，将此上限值Ttl和下限值T1输入控制系统，作为实际磨削加工工艺参数的控制条件；
[0015]C、磨削待加工工件时，通过控制系统时刻监控磨削温度，若磨削温度在Ttl和T
间，则磨削参数保持不变；若磨削温度超过上限值Ttl时，磨床内置的数控系统自动减小进给速度和磨削深度，以降低磨削温度；若磨削温度低于下限值T1，磨床内置的数控系统自动增加进给速度磨削深度，在保证磨削温度不超过上限值的前提下保证磨削效率。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0017]1、由于本发明采用与工件相同材质的测量样件与待加工零件同时加工，在测量样件而非实际零件中埋入热电偶测量磨削温度，在不破坏加工零件的前提下即可实现温度在线反馈和磨削参数的实时控制。
[0018]2、由于本发明采用夹丝式热电偶、温度采集系统及控制系统对磨削温度进行实时监测反馈，在批量磨削工件时，本发明设定允许磨削温度上限值及下限值，并且通过前期的工艺试验总结，实时调节加工参数，从而进一步控制磨削温度，提高批量零件磨削加工质量一致性，并且可以充分利用砂轮在不同阶段的磨削性能，提高利用率，节约成本。
[0019]3、由于本发明采用夹丝热电偶测量磨削温度，可以直接测量磨削区温度，且可多次测量，反复使用，制作简便，准确度高，并且工件材料可为金属及非金属材料，使用范围广。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的实验装置图。
[0021]图2为夹丝式半人工热电偶测温样件拆分图。
[0022]图3为夹丝式人工热电偶测温样件拆分图。
[0023]图4为夹丝式半人工热电偶测温样件装配图
[0024]图5为夹丝式半人工热电偶的A-A剖视图。
[0025]图6为基于温度反馈的磨削工艺方法技术路线图。
[0026]图7为工件进给速度对磨削温度的影响规律图。
[0027]图8为磨削