专利名称：精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用，属于精密超精密磨削加工技术领域。
背景技术：
精密和超精密加工技术近年来获得飞跃发展。所谓精密超精密磨削加工，就是利用细粒度的磨料和微粉对黒色金属、硬脆材料等进行加工，以获得高效率、高加工精度和低表面粗糙度值。其技术关键除磨床本身外，磨削エ艺也起着重要作用，其中砂轮作为磨削エ具对加工表面成形及表面质量等的影响都起着决定性的作用。精密超精密磨削过程中砂轮高速旋转，其主要误差形式，如磨损、径向误差、轴向误差及安装误差，将不可避免的复映到エ件表面，进而影响加工表面高的表面光洁度、面形精度及表面完整性，因此对高速旋转砂轮误差进行补偿就成为精密超精密磨削加工的重中之重。上海理工大学公开了ー种砂轮磨损测量及加工误差补偿装置，包括砂轮架、金刚笔、数控系统、声发射传感器、声发射信号处理装置；金刚石笔作砂轮定位的基准，安装固定在磨床床身上砂轮架前面，砂轮架侧面上固定安装声发射传感器，声发射传感器的输出信号经声发射信号处理装置的滤波和阈值计算后输入至机床数控系统，用于砂轮磨损量的测量并通过数控系统实现磨损量的自动补偿，可在数控磨床上实现砂轮磨损的自动测量与补偿；此方法仅着眼于砂轮磨损测量，没有把砂轮作为ー个整体进行研究；此外，在磨削过程中由于超硬磨粒砂轮的引入，其磨损程度在短期不会发生太明显的变化，因而实时自动测量与补偿没有大大的必要性，且在一定程度上増加了加工成本，不能很好的实现误差的补
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发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提出了ー种精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用，实现了砂轮半径的在线测量。为实现上述目的，本发明的径向误差补偿方法包括以下操作步骤步骤ー确定砂轮半径a、通过激光光源发出光线，经光学系统传播，调整旋转砂轮位置使光线接触砂轮边缘点，再经反射镜反射至面阵(XD，采集砂轮边缘点相对应的坐标值(Xi，Zi)；b、重复步骤a采集多个砂轮边缘点相对应的坐标值；C、任选四个点A、B、C和D，根据数学原理，确定两截线AB和⑶，通过将两截线AB和⑶中垂线相交确定圆心S'；d、重复步骤a到步骤c,确定多个圆心位置；e、将步骤d中所获得的多个圆心位置通过直接最小二乗法确定中心坐标S (xs,zs);f、通过公式(I )获得中心S到各个砂轮边缘点的距离IV即
权利要求
1.精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，包括以下操作步骤 步骤ー确定砂轮半径 a、通过激光光源发出光线，经光学系统传播，调整旋转砂轮位置使光线接触砂轮边缘点，再经反射镜反射至面阵(XD，采集砂轮边缘点相对应的坐标值(Xi，Zi)； b、重复步骤a采集多个砂轮边缘点相对应的坐标值； C、任选四个点A、B、C和D，根据数学原理，确定两截线AB和⑶，通过将两截线AB和⑶中垂线相交确定圆心S'； d、重复步骤a到步骤c,确定多个圆心位置； e、将步骤d中所获得的多个圆心位置通过直接最小二乗法确定中心坐标S(xs, zs)； f、通过公式(I)获得中心S到各个砂轮边缘点的距离巧，即
2.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，步骤一中的步骤b所述的多个砂轮边缘点是指至少8个砂轮边缘点。
3.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，步骤一中的步骤d所述的多个圆心位置是指至少6个圆心位置。
4.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，步骤ニ中所述的待加工表面为具有一定去除函数的表面。
5.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，步骤一中的步骤a所述的光学系统具体为所述光学系统包括激光光源(6)、准直透镜A (5)、准直透镜B (8)、准直透镜C (4)、消杂光光阑A (9)、消杂光光阑B (3)、分划板A (10)、分划板B (2)、直角棱镜(7)、平面镜(12)和面阵CCD (I); 所述激光光源(6)位于所述准直透镜A (5)焦点处，所述分划板A (10)位于所述准直透镜B (8)的焦点处，所述分划板B (2)位于所述准直透镜C (4)的焦点处； 激光光源(6 )发出的光经准直透镜A (5 )射入直角棱镜(7 )，反射后光路向右传播至准直透镜B (8)，经准直透镜B (8)会聚于分划板A (10)，光线经分划板A (10)成一条光路向右传播测定旋转砂轮(11)边缘点，入射平面镜(12)后沿原光路反射至分划板A (10)，经准直透镜B (8)发散为平行光束向左传播，经直角棱镜(7)透射经准直透镜C (4)汇聚在分划板B (2)上形成一条光路入射到面阵CXD (1)，测算出旋转砂轮(11)此边缘点在面阵CXD (I)上的相对位置。
6.根据权利要求5所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，所述光学系统还包括消杂光光阑A (9)、消杂光光阑B (3)，所述消杂光光阑A (9)位于所述分划板A (10)与所述准直透镜B (8)之间，所述消杂光光阑B (3)位于所述分划板B (2)与所述准直透镜C (4)之间，经准直透镜B (8)的出射光经消杂光光阑A (9)消除杂光后汇聚于分划板A (10)，经准直透镜C (4)的出射光经消杂光光阑B (3)消除杂光后汇聚于分划板B (2)。
7.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，步骤一中的步骤a所述的光学系统具体为所述光学系统包括激光光源(6)、准直透镜a (16)、准直透镜、(19)、准直透镜132 (24)、准直透镜C1 (15)、准直透镜C2 (26)、分划板(21)、分划板a2 (22)、分划板Id1 (13)、分划板b2 (28)、直角棱镜a (17)、直角棱镜b (18)、直角棱镜c (25)、平面镜(12)和面阵CCD (I); 所述激光光源(6)位于所述准直透镜a (16)焦点处，所述分划板ai (21)和分划板a2(22)分别位于所述准直透镜、(19)和准直透镜、(24)的焦点处，所述分划板Id1 (13)和分划板b2 (13)分别位于所述准直透镜C1 (15)和准直透镜C2 (26)的焦点处； 激光光源(6)发出的光经准直透镜a (16)射入直角棱镜a (17)，经直角棱镜a (17)反射后两路光路I向右传播，经所述准直透镜ん(19)汇聚于所述分划板ai (21);光路2经直角棱镜b (18)和直角棱镜c (25)反射向右传播，经所述准直透镜、(24)汇聚于所述分划板a2 (22);调节直角棱镜a (17)、直角棱镜b (18)、直角棱镜c (25)和旋转砂轮(11)位置，使汇聚于所述分划板B1 (21)和分划板a2 (22)的光线经砂轮(11)边缘点入射至平面镜(12)，经平面镜(12)反射后分别沿原光路返回，光路I经直角棱镜a (17)透射经准直透镜C1 (15)汇聚在分划板Id1 (13)上形成一条光路入射到面阵CXD (1)，测算出旋转砂轮(11)此边缘点在面阵CXD (I)上的相对位置；光路2经直角棱镜c (25)透射经准直透镜ら(26)汇聚在分划板b2 (28)上形成一条光路入射到面阵CXD (1)，测算出旋转砂轮(11)此边缘点在面阵CXD (I)上的相对位置。
8.根据权利要求7所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，所述光学系统还包括消杂光光阑S1 (20)、消杂光光阑a2 (23)、消杂光光阑Id1 (14)、消杂光光阑b2 (27)，所述消杂光光阑&1 (20)位于所述分划板ai (21)与所述准直透镜、(19)之间，所述消杂光光_a2 (23)位于所述分划板a2 (22)与所述准直透镜b2 (24)之间，所述消杂光光固、(14)位于所述分划板Id1 (13)与所述准直透镜C1 (15)之间，所述消杂光光_b2(27)位于所述分划板b2 (28)与所述准直透镜C2 (26)之间。
9.根据权利要求1所述的精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法，其特征在于，所述径向误差补偿方法能够应用于确定砂轮径向圆跳动。
全文摘要
精密超精密磨削砂轮径向误差补偿方法及其应用属于精密超精密加工技术领域；目的在于解决现有技术中由于径向误差及径向圆跳动带来的问题。包括以下操作步骤通过多次测量方法精确确定砂轮半径；根据确定好的砂轮半径确定砂轮磨削过程中的中心路径；将步骤一中确定好砂轮半径的砂轮沿步骤二中确定的砂轮中心路径进行磨削加工。本发明随机选取砂轮边缘点确定多个砂轮圆心进而确定砂轮半径，实现对砂轮半径的修正，保证被加工元件的表面精度，提高了加工精度；本发明的径向误差补偿方法在砂轮高速旋转下确定边缘点坐标，整合圆心点位置分布在一定程度上确定了砂轮径向圆跳动，进一步进行了修正补偿加工。
文档编号B24B49/12GK103029041SQ20121057479
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者许金凯, 于化东, 丁戗, 于占江, 王晓冶, 李一全, 张留新, 王志超 申请人:长春理工大学