一種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及其制備方法。磨頭為圓柱體，頂端為球面形狀，側(cè)壁上開(kāi)有螺旋槽。制備方法包括：用料計(jì)算；配料稱(chēng)量；潤(rùn)濕與混料；磨頭砂塊壓制；干燥；燒制環(huán)節(jié)；挑選檢驗(yàn)合格的磨頭砂塊進(jìn)入刀柄的粘結(jié)加工工序，粘接好刀柄，待粘膠固化穩(wěn)定后進(jìn)行采用激光修整加工并開(kāi)槽，進(jìn)行磨頭的合格檢驗(yàn)，從而完成磨頭制備。利用磨頭加工狹窄槽系葉輪的方法，包括：進(jìn)行顫振穩(wěn)定性分析，建立磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖；確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍；選取穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)，安裝磨頭進(jìn)行磨削加工。利用本發(fā)明的磨頭有效地降低磨削溫度，減小切屑對(duì)磨頭的粘連與磨損作用，減小加工表面燒傷問(wèn)題，獲得更好的加工表面質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)產(chǎn)品的精度的要求越來(lái)越高，提高作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī) 和航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的至關(guān)重要部件葉輪的加工表面質(zhì)量，是急需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。
[0003] 傳統(tǒng)的磨削加工主要是利用砂輪對(duì)工件表面進(jìn)行加工，但對(duì)于具有復(fù)雜狹窄槽系 的工件(槽寬一般小于20~30mm)，由于尺寸的關(guān)系，傳統(tǒng)的砂輪很難進(jìn)行加工，只能采用小 直徑的磨頭對(duì)其進(jìn)行加工。但傳統(tǒng)的磨頭在加工過(guò)程中磨削力往往較大，磨削溫度較高，運(yùn) 不僅引起加工表面燒傷問(wèn)題，還容易使切屑粘連在工件和磨頭表面，在加劇刀具磨損的同 時(shí)，也降低了加工表面的精度。
[0004] 此外，由于葉輪薄壁曲面有壁薄易變形特點(diǎn)，如果工藝參數(shù)選取的不合理，工件表 面常常留下振紋而導(dǎo)致加工表面質(zhì)量低的現(xiàn)象。有效準(zhǔn)確預(yù)測(cè)磨削加工的顫振穩(wěn)定性并確 定無(wú)顫振穩(wěn)定域的臨界條件及合理的路徑優(yōu)化是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及其 制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種加工狹窄槽系葉輪用磨頭，所述磨頭為圓柱體，磨頭的頂端為球面形狀，磨頭 的側(cè)壁上開(kāi)有螺旋槽。
[000引所述螺旋槽的螺旋角在50度至70度之間。
[0009] 所述螺旋槽的數(shù)量為3~4個(gè)。
[0010] 所述螺旋槽的總面積不超過(guò)磨頭的總工作面積的1/3。
[0011] 所述螺旋槽的有效寬度比為螺旋槽的法向?qū)挾扰c螺旋槽的法向?qū)挾?、兩螺旋槽?間凸起部分的法向?qū)挾鹊暮椭戎?，螺旋槽的有效寬度比的取值范圍?.2~0.4。
[0012] 所述螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度和螺旋槽導(dǎo)程的比值與螺旋槽的寬度、螺旋角、螺旋
槽數(shù)量右單.
[0013]
[0014] 式中，Z為導(dǎo)程系數(shù)，即螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度與螺旋槽導(dǎo)程的比值，Z取整數(shù)，優(yōu) 選1《Z《3，B〇為螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度，Bi為螺旋槽的法向?qū)挾?，B2為兩螺旋槽之間凸起部 分的法向?qū)挾?，e為螺旋角，S為螺旋槽導(dǎo)程，m為螺旋槽的數(shù)量。
[0015] -種所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭的制備方法，包括：
[0016] (1)用料計(jì)算：按磨頭的設(shè)計(jì)尺寸、各配料的濃度計(jì)算出陶瓷結(jié)合劑、立方氮化棚 CBN磨料、成孔劑、水的分量，同時(shí)加入損耗補(bǔ)償量；
[0017] (2)配料稱(chēng)量:按陶瓷結(jié)合劑配方含量分別稱(chēng)取相應(yīng)成分的物料，將混合物料放入 共振研磨機(jī)中進(jìn)行球磨，研磨直至陶瓷結(jié)合劑粗料粒度小于600目；
[0018] (3)潤(rùn)濕與混料:加入潤(rùn)濕劑對(duì)磨料進(jìn)行潤(rùn)濕，W塑膜保存陰置，待水分彌散均勻， 粘度適中時(shí)，將稱(chēng)量好的混合物料加入混料機(jī)中均勻混合；
[0019] (4)磨頭砂塊壓制:將均勻混合后的磨粒和表面均勻粘附陶瓷結(jié)合劑的胚料放入 磨頭的金屬壓模中，W刮料器巧實(shí)、刮平，在壓機(jī)上進(jìn)行定模冷壓成型、脫模，制成磨頭砂塊 生胚；
[0020] (5)干燥:將磨頭砂塊生胚放在干燥通風(fēng)的環(huán)境中自然驚干后放入干燥箱烘干后 進(jìn)入磨頭的燒制環(huán)節(jié)；
[0021] (6)燒制環(huán)節(jié)：將干燥的磨頭砂塊放入電阻爐內(nèi)分別加熱，再隨電阻爐冷卻到常 溫，修整后制成待粘接刀柄的磨頭；
[0022] (7)對(duì)于檢驗(yàn)合格的磨頭砂塊，挑選進(jìn)入刀柄的粘結(jié)加工工序，用環(huán)氧樹(shù)脂粘接好 刀柄，待粘膠固化穩(wěn)定后進(jìn)行采用激光修整加工并開(kāi)槽，進(jìn)行磨頭的合格檢驗(yàn)，從而完成磨 頭制備。
[0023] 所述潤(rùn)濕劑采用糊精液或樹(shù)脂液。
[0024] 所述陶瓷結(jié)合劑的配方成分及含量是：Si〇2 48%、Al2〇3 19.3%、Ca0 5.7%、K20+ Na2〇4.8%、Li2〇 6%、B2〇3l4.9%、增初劑及成孔劑。
[0025] -種利用所述的磨頭加工狹窄槽系葉輪的方法，包括：
[0026] 對(duì)整個(gè)磨削加工系統(tǒng)進(jìn)行顫振穩(wěn)定性分析，建立磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖，即主 軸轉(zhuǎn)速與磨頭深度的關(guān)系曲線；
[0027] 根據(jù)穩(wěn)定性葉瓣圖確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍，工藝參數(shù)包括:主軸轉(zhuǎn)速 和磨削深度；
[0028] 選取穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)，安裝加工狹窄槽系葉輪用磨頭，對(duì)狹窄槽系葉輪進(jìn)行 磨削加工。
[00巧]有益效果：
[0030] 針對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中加工復(fù)雜狹窄槽系葉輪存在的加工困難問(wèn)題和顫振問(wèn)題，本發(fā) 明提供了一種加工狹窄槽系葉輪的方法、磨頭及其制備方法。該方法利用小直徑磨頭對(duì)復(fù) 雜狹窄槽系葉輪進(jìn)行磨削，并通過(guò)控制工藝參數(shù)避免了磨削過(guò)程總的顫振問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn) 高效、高精的加工。在該方法的基礎(chǔ)上利用本發(fā)明的磨頭可有效地降低磨削溫度，減小切屑 對(duì)磨頭的粘連與磨損作用，減小加工表面燒傷問(wèn)題，獲得更好的加工表面質(zhì)量。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
[0032] 1、針對(duì)狹窄槽系葉輪，使用側(cè)壁上開(kāi)有螺旋槽的球頭磨頭進(jìn)行加工。與傳統(tǒng)的砂 輪相比，能夠更靈活地加工狹窄槽;磨頭前端球面的設(shè)計(jì)配合五軸加工中屯、的旋轉(zhuǎn)軸，更加 適合加工葉輪葉片的曲面W及圓弧的溝槽。運(yùn)些解決了現(xiàn)有技術(shù)中加工狹窄槽系葉輪存在 的加工困難問(wèn)題。另外，考慮到磨削加工中存在的顫振問(wèn)題，一部分原因是由于砂輪再生效 應(yīng)(磨削加工過(guò)程中，砂輪表面與工件表面不斷地強(qiáng)力接觸造成磨粒的磨耗、破碎、脫落等， 形成砂輪損傷區(qū)域，砂輪損傷區(qū)域與未損傷區(qū)域的交替加工極易引發(fā)加工振動(dòng)，繼而產(chǎn)生 顫振)產(chǎn)生的，使用剛度較大的小直徑磨頭，不僅可W減小損傷區(qū)域W及加工磨損量，也可 W忽略由于傳統(tǒng)砂輪偏屯、引發(fā)的砂輪再生效應(yīng)。綜合來(lái)說(shuō)，使用小直徑的磨頭可W很大程 度上減小砂輪再生效應(yīng)引起的顫振問(wèn)題。
[0033] 2、在選取加工參數(shù)時(shí)，通過(guò)對(duì)整個(gè)加工系統(tǒng)進(jìn)行顫振穩(wěn)定性分析，建立磨削系統(tǒng) 穩(wěn)定性葉瓣圖，并通過(guò)磨削系統(tǒng)穩(wěn)定性葉瓣圖確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍。運(yùn)樣就 使我們能夠在選取工藝參數(shù)時(shí)，在使加工表面質(zhì)量滿足要求的基礎(chǔ)上，可W選擇更大的磨 削深度，從而避免加工過(guò)程中的顫振問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高效、高精的加工。
[0034] 3、本發(fā)明的磨頭側(cè)壁開(kāi)螺旋槽，可W增大材料去除率，降低加工過(guò)程中的磨削力， 并且還可W有效避免傳統(tǒng)磨頭在磨削過(guò)程中出現(xiàn)的排屑問(wèn)題和加工表面燒傷問(wèn)題，使得加 工的表面質(zhì)量達(dá)到更好。
[0035] 又由于運(yùn)種"分離型"磨削過(guò)程中的沖擊作用，使得"槽邊刃"對(duì)磨削后的表面起到 一定的"刮擦"作用，可W帶走一部分切屑和熱量，有效地降低了磨削溫度，同時(shí)也減小了切 屑對(duì)磨頭的粘連與磨損作用。
[0036] 4、本發(fā)明的開(kāi)槽為螺旋槽，運(yùn)使得加工過(guò)程更平穩(wěn)，排屑更容易。
[0037] 5、通過(guò)控制螺旋槽的螺旋角度減小對(duì)加工的影響。
[0038] 6、通過(guò)控制螺旋槽的寬度提高工件表面質(zhì)量。
[0039] 7、通過(guò)控制螺旋槽的寬度、螺旋角、螺旋槽數(shù)量之間關(guān)系來(lái)提高磨削過(guò)程的平穩(wěn) 性。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中一種加工狹窄槽系葉輪用磨頭結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1- 螺旋槽，2-磨頭，3-頂端，4-刀柄，6-槽邊刃；
[0041 ]圖2是磨頭開(kāi)槽前和開(kāi)槽后的加工示意圖，（a)為開(kāi)槽前，（b)為開(kāi)槽后;其中，5-工 件；
[0042] 圖3是直槽磨頭與螺旋槽磨頭加工過(guò)程中，切屑在槽內(nèi)的受力情況：（a)為直槽磨 頭受力情況，（b)為螺旋槽磨頭受力情況；
[0043] 圖4為直槽磨頭結(jié)構(gòu)示意圖，7-直槽；
[0044] 圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中一種加工狹窄槽系葉輪用磨頭的幾何參數(shù)；
[0045] 圖6為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中磨削加工過(guò)程的幾何模型；
[0046] 圖7為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中鍵擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖，8-加速度傳感器，4-刀柄， 9-電荷適配器，10-力鍵，11-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0047] 圖8為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中加工狹窄槽系葉輪用磨頭的制備方法流程圖；
[0048] 圖9為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中磨頭加工狹窄槽系葉輪的方法流程圖；
[0049] 圖10為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中磨削顫振穩(wěn)定性葉瓣圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0051] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種加工狹窄槽系葉輪用磨頭，如圖1所示，磨頭2為圓 柱體，磨頭1的頂端3為球面形狀，磨頭2的側(cè)壁上開(kāi)有螺旋槽1。磨頭2粘接在刀柄4上，開(kāi)槽 部位具有槽邊刃6。
[0052] 磨頭加工示意圖如圖2所示，磨頭2表面是一個(gè)圓柱面，垂直于軸的截面是一個(gè)圓， 則圓屯、到加工表面的距離為0A。當(dāng)在A點(diǎn)開(kāi)槽后，圓屯、到加工表面的距離仍為0A。當(dāng)磨頭2轉(zhuǎn) 動(dòng)到與圖2(a)所示位置的角度相同時(shí)，此時(shí)圓屯、到工件的距離小于0A，如圖2(b)所示，磨頭 2與工件5暫時(shí)分離。隨著磨頭2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和磨頭與工件之間的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B點(diǎn)接觸 工件時(shí)，磨頭2會(huì)對(duì)工件5產(chǎn)生一個(gè)微小的沖擊力，并且運(yùn)個(gè)沖擊力會(huì)隨著磨頭2的周期性轉(zhuǎn) 動(dòng)而成為一個(gè)脈沖力。因?yàn)槔媚ヮ^巧日工相當(dāng)于是由很多微刃共同切削加工，所W開(kāi)槽 后，加工過(guò)程就由原來(lái)的"滾壓切削"變成了 "脈沖沖擊滾壓切削"。由于磨頭2對(duì)工件5進(jìn)行 不斷地"沖擊和敲打"，材料發(fā)生變形，致使材料發(fā)生疲勞破壞，增大了材料的去除率。并且 加工過(guò)程由原來(lái)的"連續(xù)型"磨削過(guò)程變?yōu)?分離型"磨削過(guò)程，降低了磨削力，同時(shí)在"分 離"的過(guò)程中，也會(huì)減緩磨削溫度的升高。另外，在相同的情況下，開(kāi)槽磨頭與傳統(tǒng)磨頭相 比，在單位時(shí)間內(nèi)，磨頭與工件的接觸面積變小，運(yùn)樣既可W節(jié)省磨料，也可W降低磨削溫 度。盡管開(kāi)槽磨頭的運(yùn)種沖擊力可W增大材料去除率，降低磨削力，但為了獲得更優(yōu)的表面 質(zhì)量，還需要更加平穩(wěn)的沖擊，遵循"微小沖擊，多次沖擊"的原則，是加工后的表面質(zhì)量達(dá) 到最佳。在磨頭2上開(kāi)螺旋槽1與直槽相比，增加了槽長(zhǎng)，而且使得磨削寬度由小變大，再變 小，降低了磨削力，同時(shí)降低了磨頭與工件接觸和分離的"突變性"，使得運(yùn)種沖擊變得相對(duì) "平緩"，使整個(gè)加工過(guò)程變得更加平穩(wěn)，有利于獲得更好的加工表面質(zhì)量。又由于運(yùn)種"分 離型"磨削過(guò)程中的沖擊作用，使得"槽邊刃"對(duì)磨削后的表面起到一定的"刮擦"作用，可W 帶走一部分切屑和熱量，有效地降低了磨削溫度，同時(shí)也減小了切屑對(duì)磨頭的粘連與磨損 作用。綜合來(lái)說(shuō)，開(kāi)槽磨頭可W增大材料去除率，降低加工過(guò)程中的磨削力，并且還可W有 效避免傳統(tǒng)磨頭在磨削過(guò)程中出現(xiàn)的排屑問(wèn)題和加工表面燒傷問(wèn)題，使得加工的表面質(zhì)量 達(dá)到更好。
[0053] 另外，具有螺旋槽的磨頭相比于直槽的磨頭更利于排屑。如圖3(a)~(b)所示為直 槽磨頭與螺旋槽磨頭加工過(guò)程中在切屑槽內(nèi)的受力情況，在垂直于磨頭軸線方向的平面內(nèi) 來(lái)看，切屑槽中所受到的力往往是與運(yùn)個(gè)截面相平行的。對(duì)于直槽磨頭中的切屑，切屑受到 的力垂直于槽口方向；相對(duì)應(yīng)地，螺旋槽磨頭中的切屑所受到的力與槽口方向成一定角度， 因此運(yùn)個(gè)力可W分解為一個(gè)垂直于槽口方向的力和一個(gè)沿著槽口方向的力，而運(yùn)個(gè)沿著槽 口方向的力會(huì)使切屑產(chǎn)生沿著槽口方向排出的趨勢(shì)。因此，螺旋槽磨頭比直槽磨頭更利于 排屑。直槽磨頭結(jié)構(gòu)如圖4所示，磨頭處開(kāi)有直槽7。
[0054] 螺旋槽的螺旋角在50度至70度之間。如圖5所示，如果螺旋槽的螺旋角0越大，則同 一圓周上磨料被去除的越多，不僅使磨頭的剛性變差，降低磨頭壽命，還會(huì)因?yàn)橥粓A周上 的磨粒較少，降低了磨頭的磨削性能，使得加工表面質(zhì)量變差。如果螺旋角太小，則輕微的 槽邊刃磨損也將明顯降低槽邊刃的磨削性能，運(yùn)是因?yàn)槁菪窃叫?，槽邊刃越短。因此，?duì) 于相同的磨損量來(lái)說(shuō)，磨損對(duì)于大螺旋角的槽邊刃影響更小。由于本發(fā)明中的磨頭是加工 狹窄槽系葉輪用磨頭，磨頭的直徑相對(duì)較小，如果磨頭的軸向工作長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使磨頭的總 體剛度下降；并且過(guò)長(zhǎng)的軸向工作長(zhǎng)度往往會(huì)導(dǎo)致磨頭的軸線與工件表面的平行度不高， 降低加工精度。在運(yùn)種情況下，如果螺旋槽的螺旋角0較小，則在磨頭的軸向工作長(zhǎng)度內(nèi)，螺 旋槽的導(dǎo)程就會(huì)大于磨頭的軸向工作長(zhǎng)度，所W同一螺旋槽的圈數(shù)會(huì)小于1，同一條槽邊刃 在加工過(guò)程中是間斷的，與工件的接觸是不連續(xù)的，會(huì)導(dǎo)致槽邊刃對(duì)工件的切削壓力不均 勻，影響加工表面質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)促使磨削溫度升高。為了獲得表面質(zhì)量更好的葉輪，磨頭 的螺旋槽的螺旋角應(yīng)在50度到70度之間。
[0055] 螺旋槽的數(shù)量為3~4個(gè)。由于螺旋槽的數(shù)量會(huì)影響螺旋槽的總面積，如果磨頭上 的溝槽太多，那么加工后的表面質(zhì)量必然會(huì)降低，因?yàn)橐氆@得表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的表面，主要 還是依靠原始磨頭的那一部分磨粒對(duì)工件進(jìn)行磨削加工；另外，螺旋槽的數(shù)量會(huì)影響磨頭 的壽命;如果溝槽的數(shù)量過(guò)多，磨頭開(kāi)槽處所受的應(yīng)力會(huì)比較大，同時(shí)磨頭表面完整性的破 壞程度之大也會(huì)使磨頭的剛度降低，運(yùn)都有損磨頭的壽命，因此，將磨頭開(kāi)槽數(shù)量設(shè)計(jì)為3 ~4個(gè)。
[0056] 螺旋槽的螺旋角也會(huì)影響到槽的總面積的大小，而從磨頭的剛度考慮，也為了獲 得更好的加工表面質(zhì)量，螺旋槽的總面積Al不能超過(guò)磨頭的總工作面積Ao的1/3,即
[0057] 由于磨頭開(kāi)槽后，磨頭的有效磨削面積會(huì)減小，而獲得好的表面質(zhì)量主要依靠的 是磨頭的有效磨削區(qū)域的磨粒;為了更方便表示，定義螺旋槽的有效寬度比C為螺旋槽的法 向?qū)挾扰c螺旋槽的法向?qū)挾?、兩螺旋槽之間凸起部分的法向?qū)挾鹊暮椭戎担?br>[0化引
[0059] 具甲，Bi刃螺贓懼的法向?qū)挾?，B2為兩螺旋槽之間凸起部分的法向?qū)挾龋?br>[0060] C值的大小能反映出磨頭開(kāi)槽后的有效磨削面積A2大小，As = Ao-Ai,因此螺旋槽的 有效寬度比C對(duì)磨削效果有很大的影響；C值越大，A2越??；C值越小，A2越大;較好的，C值取 0.2~0.4，如果想獲得更好表面質(zhì)量的工件，C值可W在該取值范圍內(nèi)取的偏小一些。
[0061] 由于開(kāi)有螺旋槽的磨頭與工件的非連續(xù)接觸，導(dǎo)致磨頭與工件的接觸面積產(chǎn)生周 期性的變化，運(yùn)種磨削面積的不斷變化會(huì)導(dǎo)致磨削過(guò)程中磨頭與工件之間產(chǎn)生相對(duì)振動(dòng)， 影響加工表面質(zhì)量；因此，只要保證加工過(guò)程中的每一時(shí)刻磨頭與工件接觸的面積是恒定 的，就能使磨削面積維持一個(gè)動(dòng)態(tài)恒定的值，運(yùn)樣就可W避免接觸面積不斷變化帶來(lái)的振 動(dòng)；因此，對(duì)螺旋槽的寬度、螺旋角、螺旋槽數(shù)量之間關(guān)系的要求為:螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度 是螺旋槽導(dǎo)程（同一螺旋槽上相鄰兩槽對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離）的整數(shù)倍;又根據(jù)砂輪的幾何關(guān) 系，可W推導(dǎo)出使磨削面積保持為一個(gè)動(dòng)態(tài)常量的條件:螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度和螺旋槽 導(dǎo)程的比值Z與螺旋槽的寬度、螺旋角、螺旋槽數(shù)量有關(guān)，Z取值的優(yōu)選范圍為1~3,且Z取整 數(shù)；
[0062]
[0063] Ztw，心、J守枉方：m，叩K凍;化T旨H、」WW丄TF長(zhǎng)度Bo與螺旋槽導(dǎo)程S的比值，根據(jù)工件 待磨削狹窄槽系的深度選擇，m為螺旋槽的數(shù)量。
[0064] 舉例說(shuō)明，加工狹窄槽系葉輪用磨頭的外徑為14mm，磨削寬度為30mm，螺旋角為 55.7度，槽寬1.5mm，槽深1mm，槽的數(shù)量為4。經(jīng)計(jì)算，得至IjZ=I，C = O. 16,且A查其中 八1 = 212.91111112,4日=1626.71111112)，符合設(shè)計(jì)要求。
[0065] 加工狹窄槽系葉輪用磨頭的外徑為14mm，磨削寬度為20mm，螺旋角為65.5度，槽寬 Imm，槽深I(lǐng) . 5mm，槽的數(shù)量為4。經(jīng)計(jì)算，得到Z = I，C = O . 22，且4空-(其中Al = 193.2mm2，A日=1187. Imm2)，符合設(shè)計(jì)要求。
[0066] 工狹窄槽系葉輪用磨頭的外徑為14mm，磨削寬度為32mm，螺旋角為70度，槽寬1mm， 槽深1.5mm，槽的數(shù)量為3。經(jīng)計(jì)算，得到Z = 2，C = 0.2，且4 < I 為.(其中Al = 193.2mm2，Ao = 1187.1mm2)，符合設(shè)計(jì)要求。
[0067] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭的制備方法，如圖8 所示，包括：
[0068] (1)用料計(jì)算：按磨頭的設(shè)計(jì)尺寸、各配料的濃度計(jì)算出陶瓷結(jié)合劑、立方氮化棚 CBN磨料、成孔劑、水的分量，同時(shí)加入損耗補(bǔ)償量；
[0069] (2)配料稱(chēng)量:按陶瓷結(jié)合劑配方含量分別稱(chēng)取相應(yīng)成分的物料，將混合物料放入 共振研磨機(jī)中進(jìn)行球磨，研磨直至陶瓷結(jié)合劑粗料粒度小于600目（即20wiiW細(xì)）；
[0070] 磨頭的磨粒材料有剛玉、SiC、金剛石、立方氮化棚(CBN)等，其中超硬磨料為CBN和 金剛石;CBN磨頭具有較好的自銳性，可提高磨頭的磨削性能，減小磨削力和磨削熱，并且 CBN磨頭最適于加工硬度高、粘性大、高溫強(qiáng)度高、熱傳導(dǎo)率低的材料，特別適合加工鐵合金 葉輪;此外，運(yùn)種材料的磨頭也適合修整，螺旋槽可用激光修整成形，因此本實(shí)施方式中的 磨頭的磨粒材料選擇立方氮化棚(CBN)。
[0071] 磨具的結(jié)合劑一般有金屬結(jié)合劑、樹(shù)脂結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑，較好的為陶瓷結(jié)合 劑；陶瓷結(jié)合劑具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，彈性變形小，并且有較好的自銳性。W化學(xué)純?cè)蠟?主引入各成分組成的R2〇+R〇-B2〇3-Ab〇3-Si〇2系玻璃料。
[0072] 根據(jù)磨頭加工工藝對(duì)象，該磨頭磨料粒度選取在80/100、100/125、125/160、160/ 200、630/800幾種類(lèi)型，砂輪濃度可選取在75%、100%、125 %、150 %幾種類(lèi)型，砂輪硬度在 中軟及中硬范圍可選。、山1(、1、口、1?六種類(lèi)型。
[0073] 陶瓷結(jié)合劑的配方成分及含量是：Si〇2 48%、Al2〇3 19.3%、Ca0 5.7%、K20+化2〇 4.8%、Li2〇 6%、B2〇3l4.9%、增初劑及成孔劑。
[0074] (3)潤(rùn)濕與混料:加入潤(rùn)濕劑對(duì)磨料進(jìn)行潤(rùn)濕，W塑膜保存陰置，待水分彌散均勻2 小時(shí)左右，粘度適中時(shí)，將稱(chēng)量好的混合物料加入混料機(jī)中均勻混合；
[0075] 潤(rùn)濕劑采用糊精液或樹(shù)脂液，本實(shí)施方式選用5 %濃度的糊精液。
[0076] (4)磨頭砂塊壓制:將均勻混合后的磨粒和表面均勻粘附陶瓷結(jié)合劑的胚料放入 磨頭的金屬壓模中，W刮料器巧實(shí)、刮平，在壓機(jī)上進(jìn)行定模冷壓成型、脫模，制成磨頭砂塊 生胚；
[0077] (5)干燥:將磨頭砂塊生胚放在干燥通風(fēng)的環(huán)境中自然驚干24小時(shí)后放入干燥箱 烘干溫度設(shè)置60°C，干燥3小時(shí)后進(jìn)入磨頭的燒制環(huán)節(jié)；
[0078] (6)燒制環(huán)節(jié):將干燥的磨頭砂塊放入電阻爐內(nèi)分別加熱到陶瓷結(jié)合劑適宜的溫 度值，再隨電阻爐冷卻到常溫，修整后制成待粘接刀柄的磨頭；
[0079] (7)對(duì)于檢驗(yàn)合格的磨頭砂塊，挑選進(jìn)入刀柄的粘結(jié)加工工序，用環(huán)氧樹(shù)脂粘接好 刀柄，待粘膠固化穩(wěn)定后進(jìn)行采用激光修整加工并開(kāi)槽，進(jìn)行磨頭的合格檢驗(yàn)，從而完成磨 頭制備。
[0080] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種利用所述的磨頭加工狹窄槽系葉輪的方法，如圖9 所示，包括：
[0081] 步驟1、對(duì)整個(gè)磨削加工系統(tǒng)進(jìn)行顫振穩(wěn)定性分析，建立磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣 圖，即主軸轉(zhuǎn)速與磨削深度的關(guān)系曲線；
[0082] 磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖過(guò)程如下：
[0083] (1)建立磨削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，推導(dǎo)出磨削系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
[0084] 如圖6所示，該圖為磨削加工過(guò)程的幾何模型；
[0085] 設(shè)磨削加工過(guò)程中任意時(shí)刻t，磨削加工過(guò)程滿足方程：
[0086] Uo(t)=Ww(t)+Wg(t)巧 C(t)+Xm(t) (1)
[0087] Ww(t)=Ww(t-Tw)+AWw(t) (2)
[008引 Wg(t)=Wg(t-Tg)+AWg(t) (3)
[0089] Xc(t)=Fn(t)/化 cb) (4)
[0090] Xm(t)=Fn(t)Gm(s)/Km 巧）
[0091] AWw(t)=Fn(t)/(kwb) (6)
[0092] AWg(t)=Fn(t)/化 gb) (7)
[0093] 式中，Uo(t):砂輪的總進(jìn)給量(mm);
[0094] Ww(t):工件的總磨除量(mm);
[0095] Wg(t):砂輪的總磨損量(mm);
[0096] Xc(t):砂輪與工件之間的接觸變形(mm);
[0097] Xm(t):機(jī)床的結(jié)構(gòu)變形(mm);
[0098] A Ww(t):工件的瞬時(shí)磨除量(mm);
[0099] A Wg(t):砂輪的瞬時(shí)磨損量(mm);
[0100] Tw:工件的旋轉(zhuǎn)周期(S);
[0101] Tg:砂輪的旋轉(zhuǎn)周期(S);
[0102] b:磨削寬度(mm);
[0103] k。:工件與砂輪之間的接觸剛度(N/mm2);
[0104] Km:機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度(N/mm);
[010引kw:工件的磨削力系數(shù)(N/mm2);
[0106] Fn(t):瞬時(shí)法向磨削力(N);
[0107] Gm(S):機(jī)床結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)。
[0108] 對(duì)上述對(duì)公式(1)~(7)進(jìn)行拉普拉斯變換，并進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到：
[0109] Uo(S)-Ww(S)-Wg(S)-Xm(S)=Xc(S) (8)
[0110] r (、）= f；,('v)/(A'',/>)a-e-rw〇 (9)
[0111]
[0112] Xm(s)=Fn(s)Gm(s)/Km (11)
[0113] Xc(S)=Fn(S)Akcb) (12)
[0114] 經(jīng)過(guò)相應(yīng)的計(jì)算及化簡(jiǎn)后得到磨削系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： (13)
[0115]
[0116] 而考慮到本實(shí)施方式的磨頭磨損量小，直徑小的特點(diǎn)，將上述磨削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型" 進(jìn)行改進(jìn)，建立更適合此磨削系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。首先，在建立磨削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的過(guò)程中， 綜合考慮了工件和磨頭的再生效應(yīng)，在磨削剛開(kāi)始時(shí)，磨頭表面沒(méi)有被磨損，就沒(méi)有再生效 應(yīng)。隨著加工的不斷進(jìn)行，磨頭表面產(chǎn)生磨損，形成磨頭再生效應(yīng)，引發(fā)顫振。除此之外，形 成磨頭表面再生效應(yīng)的因素還包括磨頭偏屯、等因素。但使用此新型磨頭磨削加工時(shí)，由于 磨頭的徑向尺寸較小，且材料為CBN(屬于超硬磨料），所W磨頭的磨損程度較小，故磨頭偏 屯、的因素也可W忽略。所W，磨頭再生效應(yīng)可W忽略。
[0117] 另一方面，此磨頭將要磨削的狹窄槽系葉輪屬于薄壁結(jié)構(gòu)件，由于其自身的剛度 較低，所W在受到同等量級(jí)的干擾，比如磨削時(shí)磨頭碰到增強(qiáng)顆粒時(shí)，磨削力發(fā)生一個(gè)波 動(dòng)，此時(shí)該工件抵抗運(yùn)種干擾的能力較之其他工件來(lái)說(shuō)就較弱，從而產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，致使磨 削深度發(fā)生變化，又導(dǎo)致磨削力的變化，如此循環(huán)，磨削狀態(tài)發(fā)生變化，由穩(wěn)定磨削變?yōu)榕R 界穩(wěn)定甚至不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)加工過(guò)程將產(chǎn)生顫振。所W在新建立的磨削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型中， 綜合考慮運(yùn)兩方面，將W工件再生效應(yīng)為主，從而消除磨頭再生反饋環(huán)節(jié)。
[011引對(duì)于剛玉、碳化娃等普通磨料磨頭，磨頭與工件之間的接觸剛度與磨頭自身的磨 損剛度一般是同等量級(jí)的，但是對(duì)于立方氮化棚、金剛石等超硬磨料磨頭來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)大量的 實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析可知，其接觸剛度的量級(jí)要高于磨頭的磨損剛度。另一方 面，在應(yīng)用此新型磨頭加工工件時(shí)，由于微小沖擊的作用使工件材料表面產(chǎn)生微裂紋，運(yùn)就 相當(dāng)于降低了工件的硬度，從微觀上講，單個(gè)磨粒就較容易的切入工件，磨削力就大大降低 了，甚至能夠降低到原來(lái)的20%到30%，運(yùn)就相當(dāng)于進(jìn)一步提高了磨頭的剛度。綜上所述， 新建立的磨削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型忽略磨頭與工件間的接觸變形。
[0119] 通過(guò)W上分析，對(duì)上述公式（13)化簡(jiǎn)后得到的磨削系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的變 換及簡(jiǎn)化后得到：
[0120]
'14)
[0121] (2)通過(guò)鍵擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)得到磨削系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)(固有頻率、阻尼比和剛度）。
[0122] 表1.模態(tài)實(shí)驗(yàn)所需儀器
[。1091
[0124]鍵擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖7所示，鍵擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)針對(duì)磨頭2W及刀柄4、主軸進(jìn)行的模態(tài) 實(shí)驗(yàn)，采用單點(diǎn)激勵(lì)單點(diǎn)響應(yīng)的測(cè)試方法對(duì)響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行頻響分析。將頻響函數(shù)進(jìn)行=次 平均及留數(shù)計(jì)算，得出刀具/工件系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)W及陣型。
[0125] 在被測(cè)磨削系統(tǒng)上劃分結(jié)點(diǎn)，作為測(cè)試的物理結(jié)點(diǎn)和導(dǎo)入模態(tài)分析軟件的測(cè)點(diǎn)。 分別用力捶10敲擊各點(diǎn)，得出激勵(lì)與響應(yīng)的頻響函數(shù)，將各個(gè)點(diǎn)的頻響函數(shù)輸入模態(tài)分析 軟件中，采用峰值提取法進(jìn)行提取系統(tǒng)的固有頻率，通過(guò)留數(shù)計(jì)算得出被測(cè)磨削系統(tǒng)的阻 尼和陣型。將所有測(cè)點(diǎn)的峰值疊加得到整個(gè)磨削系統(tǒng)振動(dòng)的固有頻率，再選擇固有頻率的 陣型點(diǎn)做留數(shù)計(jì)算，得到相應(yīng)的阻尼比。阻尼比是指阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比，阻尼比 是無(wú)單位量綱，表示了結(jié)構(gòu)在受激振后振動(dòng)的衰減形式。一階固有頻率表征刀具/刀柄系統(tǒng) 本身固有屬性，加工的時(shí)候應(yīng)該盡量避開(kāi)運(yùn)個(gè)數(shù)值，W免引起共振。其他階頻率為固有頻率 引起后，系統(tǒng)振動(dòng)衰減引起的各類(lèi)倍頻程。
[0126] 鍵擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)具體操作：測(cè)量磨頭2的模態(tài)參數(shù)時(shí)，將加速度傳感器8固定在主軸 磨頭上，盡量靠近磨頭部分使位加速度感器8處于有效感應(yīng)范圍內(nèi)，同時(shí)在此時(shí)響應(yīng)位置利 用力鍵激勵(lì)刀具，測(cè)得的加速度響應(yīng)通過(guò)加速度傳感器8和電荷適配器9輸送到數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)11，然后進(jìn)行分析及計(jì)算得到頻響函數(shù)；同樣的，在測(cè)量工件的模態(tài)參數(shù)時(shí)，將加速度傳 感器8規(guī)定在工件上，利用力鍵10激勵(lì)工件，測(cè)得的位移響應(yīng)通過(guò)加速度傳感器傳送到數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)11，然后進(jìn)行分析計(jì)算得到工件的頻響函數(shù)。
[0127] (3)計(jì)算極限磨削深度和相應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速，繪制磨削系統(tǒng)顫振穩(wěn)定性葉瓣圖。
[0128] 磨削系統(tǒng)的特征方程不依賴于輸入、輸出的變化，描述了磨削系統(tǒng)的固有特性，其 根的分布情況可W反映出磨削系統(tǒng)所處的狀態(tài)，特征根的一般形式表示為:s = S+i O，實(shí)部 與磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在如下關(guān)系：
[0129] (1)5<〇磨削系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；
[0130] (2)S〉〇磨削系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)；
[0131] (3)5 = 0磨削系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。
[0132] 此理論作為磨削過(guò)程穩(wěn)定性判據(jù)。
[0133] 令傳遞函數(shù)的分母等于零就可W得到磨削系統(tǒng)的特征方程：
[0134]
(15)
[0135] 其中，Gm(S)為磨削系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，通常磨削過(guò)程中產(chǎn)生的顫振頻率與磨削系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的某一頻率有關(guān)，為了便于分析使之更便于工程實(shí)際應(yīng)用，把磨削系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單自由 度系統(tǒng)巧斤圍換A析.曲倍遞巧掛夫巧式為
[0側(cè)
（16)
[0137] 巧中，O n:磨削《統(tǒng)結(jié)構(gòu)固巧頻率化Z );
[0138] 磨削系統(tǒng)結(jié)構(gòu)阻尼比。
[0139] 烙h才前賠奸庶。=S+i C,、仲A卻賠奸市巧.而W但到巧日下表達(dá)式.
[0140] <17>
[0141] 為了得到穩(wěn)定磨削加工的極限磨削深度，現(xiàn)令磨削系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定的狀態(tài)即特 征根s = S+iw的實(shí)部5 = 0,將s = iw代入傳遞函數(shù)表達(dá)式（17)中，并且令入=?/?n，則可 W得到如下形式：
[0142]
(18)
[0146] (巧)
[0143] 由歐粉公式可知：[0144]
(19)[0145] 將式(19)代入式(18)中并整理，可W得到如下表達(dá)式：
[0147] >]應(yīng)相等，可得W下方程組：
[014引 狂1>
[0149]
[0150] (22)
[0151] (23)
[0152] 由W上的推導(dǎo)可W看出，極限磨削深度blim的表達(dá)式已經(jīng)得出，下面將要把顫振頻 率《轉(zhuǎn)化為所需要的橫坐標(biāo)主軸轉(zhuǎn)速n即可。
[0153] 式(23)可W變形為：
[0154] (24)
[0巧5] ^得到如下形式： (25)
[0156]
[0157] (化）
[015引將式(25)和(26)聯(lián)立可W得到如下表達(dá)式：[01591
(巧')
[0160] W磨頭旋轉(zhuǎn)一周為一個(gè)周期，進(jìn)而，主軸轉(zhuǎn)速n與工件再生效應(yīng)周期Tw之間的關(guān)系 就可W表述為：
[0161] n = 60/Tw (28)
[0162] 如此可W求出主軸轉(zhuǎn)速的表達(dá)式：
[0163]
(29)
[0164] 接下來(lái)可利用MATLAB軟件對(duì)上述公式進(jìn)行編程，繪制出如圖10的磨削系統(tǒng)穩(wěn)定性 葉瓣圖（主軸轉(zhuǎn)速與磨削深度之間的關(guān)系曲線）。
[0165] 步驟2、根據(jù)穩(wěn)定性葉瓣圖確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍，工藝參數(shù)包括:主 軸轉(zhuǎn)速和磨削深度;磨削深度在數(shù)值上等于螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度；
[0166] 確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍的方法如下：
[0167] 由圖10可知該圖主要分為S個(gè)區(qū)域：
[0168] (1)無(wú)條件穩(wěn)定磨削區(qū)（區(qū)域一）：選取此區(qū)域內(nèi)的磨削深度值，對(duì)應(yīng)于整個(gè)主軸轉(zhuǎn) 速都是穩(wěn)定磨削，不會(huì)發(fā)生顫振，但材料的去除率將會(huì)較小，從而影響生產(chǎn)效率的提高；
[0169] (2)有條件穩(wěn)定磨削區(qū)（區(qū)域二）：磨削深度處于此區(qū)域時(shí)，對(duì)應(yīng)于特定的主軸轉(zhuǎn)速 是穩(wěn)定的，但相對(duì)于其他的轉(zhuǎn)速來(lái)說(shuō)，就可能出現(xiàn)顫振的現(xiàn)象，從而需要合理的選擇此區(qū)域 中的參數(shù)，既保證了穩(wěn)定磨削又達(dá)到了較高的材料去除率，提高生產(chǎn)效率。因此我們應(yīng)該盡 可能地選取此區(qū)域內(nèi)的參數(shù)值；
[0170] (3)不穩(wěn)定磨削區(qū)（區(qū)域=):應(yīng)用此區(qū)域的磨削深度值進(jìn)行加工時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生顫 振，而且離開(kāi)曲線的距離越遠(yuǎn)，發(fā)生顫振的可能性越大，產(chǎn)生顫振的劇烈程度越大，將會(huì)大 大影響加工質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致加工的中斷，所W應(yīng)避免選擇此區(qū)域內(nèi)的參數(shù)值。
[0171] 步驟3、選取穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)，安裝加工狹窄槽系葉輪用磨頭，對(duì)狹窄槽系葉 輪進(jìn)行磨削加工。
[0172] 對(duì)狹窄槽系葉輪進(jìn)行磨削加工過(guò)程如下：
[0173] 給定適當(dāng)?shù)募庸?shù)，在銳削加工中屯、上用銳刀對(duì)狹窄槽系葉輪工件進(jìn)行高速銳 削加工，加工出狹窄槽，并為磨削加工留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚?br>[0174] 將銳刀更換為本實(shí)施方式中的磨頭，狹窄槽系葉輪工件仍然保持裝夾在夾具上；
[0175] 選取穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)，在銳削加工中屯、上對(duì)之前銳削的狹窄槽繼續(xù)進(jìn)行高速 磨削加工，直至加工精度表面質(zhì)量均達(dá)到合理的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述磨頭為圓柱體，磨頭的頂端為球面 形狀，磨頭的側(cè)壁上開(kāi)有螺旋槽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述螺旋槽的螺旋角 在50度至70度之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述螺旋槽的數(shù) 量為3~4個(gè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述螺旋槽的總 面積不超過(guò)磨頭的總工作面積的1 /3。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述螺旋槽的有效寬 度比為螺旋槽的法向?qū)挾扰c螺旋槽的法向?qū)挾取陕菪壑g凸起部分的法向?qū)挾鹊暮椭?比值，螺旋槽的有效寬度比的取值范圍是0.2~0.4。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭，其特征在于，所述螺旋槽的軸向工 作長(zhǎng)度和螺旋槽導(dǎo)程的比值臺(tái)憾施槽的窗底、憾施值、憾施槽掛畳有羊；式中，Z為導(dǎo)程系數(shù)，即螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度與螺旋槽導(dǎo)程的比值，Z取整數(shù)， 3，Bo為螺旋槽的軸向工作長(zhǎng)度，Bi為螺旋槽的法向?qū)挾?，B2為兩螺旋槽之間凸起部分的法向 寬度，e為螺旋角，S為螺旋槽導(dǎo)程，m為螺旋槽的數(shù)量。7. -種權(quán)利要求1所述的加工狹窄槽系葉輪用磨頭的制備方法，其特征在于，包括： (1) 用料計(jì)算:按磨頭的設(shè)計(jì)尺寸、各配料的濃度計(jì)算出陶瓷結(jié)合劑、立方氮化棚CBN磨 料、成孔劑、水的分量，同時(shí)加入損耗補(bǔ)償量； (2) 配料稱(chēng)量:按陶瓷結(jié)合劑配方含量分別稱(chēng)取相應(yīng)成分的物料，將混合物料放入共振 研磨機(jī)中進(jìn)行球磨，研磨直至陶瓷結(jié)合劑粗料粒度小于600目； (3) 潤(rùn)濕與混料:加入潤(rùn)濕劑對(duì)磨料進(jìn)行潤(rùn)濕，W塑膜保存陰置，待水分彌散均勻，粘度 適中時(shí)，將稱(chēng)量好的混合物料加入混料機(jī)中均勻混合； (4) 磨頭砂塊壓制：將均勻混合后的磨粒和表面均勻粘附陶瓷結(jié)合劑的胚料放入磨頭 的金屬壓模中，W刮料器巧實(shí)、刮平，在壓機(jī)上進(jìn)行定模冷壓成型、脫模，制成磨頭砂塊生 胚； (5) 干燥：將磨頭砂塊生胚放在干燥通風(fēng)的環(huán)境中自然驚干后放入干燥箱烘干后進(jìn)入 磨頭的燒制環(huán)節(jié)； (6) 燒制環(huán)節(jié):將干燥的磨頭砂塊放入電阻爐內(nèi)分別加熱，再隨電阻爐冷卻到常溫，修 整后制成待粘接刀柄的磨頭； (7) 對(duì)于檢驗(yàn)合格的磨頭砂塊，挑選進(jìn)入刀柄的粘結(jié)加工工序，用環(huán)氧樹(shù)脂粘接好刀 柄，待粘膠固化穩(wěn)定后進(jìn)行采用激光修整加工并開(kāi)槽，進(jìn)行磨頭的合格檢驗(yàn)，從而完成磨頭 制備。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述潤(rùn)濕劑采用糊精液或樹(shù)脂液。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷結(jié)合劑的配方成分及含量 是：51〇2 48%、412〇3 19.3%、化0 5.7%、1(2〇+化2〇4.8%、^2〇6%、82〇3 14.9%、增初劑及 成孔劑。10.-種利用權(quán)利要求1所述的磨頭加工狹窄槽系葉輪的方法，其特征在于，包括： 對(duì)整個(gè)磨削加工系統(tǒng)進(jìn)行顫振穩(wěn)定性分析，建立磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖，即主軸轉(zhuǎn) 速與磨削深度的關(guān)系曲線； 根據(jù)穩(wěn)定性葉瓣圖確定穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)選取范圍，工藝參數(shù)包括:主軸轉(zhuǎn)速和磨 削深度； 選取穩(wěn)定磨削的工藝參數(shù)，安裝加工狹窄槽系葉輪用磨頭，對(duì)狹窄槽系葉輪進(jìn)行磨削 加工。
【文檔編號(hào)】B24B19/14GK105904287SQ201610510709
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】朱立達(dá), 李兆斌, 張景強(qiáng), 溫泉, 于天彪, 鞏亞?wèn)|, 王宛山
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)