型线刀具砂轮参数优化方法研究

摘 要：型线刀具的设计精度高，结构复杂，制造难度大，要想达到设计及使用要求，就需要我们不断的优化加工方法，简单精确的加工出合格的刀具。本文主要目的是通过设计新的调试工装，实验找出最优的砂轮参数优化方法，提高首件加工合格率。本文主要阐述的是如何准确的优化磨削型线刀具前后刀面用的砂轮的几何参数。

关键词：型线刀具;首件调试;砂轮参数;调刀试件

一、现状简介

现有的砂轮优化方法是先加工调刀试件块，加工完后再测量机上检测其的轮廓度，根据检测轮廓度误差人工在程序中调整对应砂轮的参数。这样操作人为因素带来的误差很大，时间也比较长。更主要的是这种砂轮优化方法没法优化其他砂轮的几何参数。对于螺旋槽铣刀，前刀面磨削不精准误差会导致磨削型线后角用的14K1砂轮的误差。这种方法加工完调刀试件后，还需要放量磨削型线铣刀单个齿的型线后角，根据刀具该齿的轮廓误差再调整一次砂轮参数，最后才进行精加工。这种方法操作繁琐，浪费人力物力，调试优化时间也比较长。据统计，优化砂轮及调试加工一把型线刀具至少需要6小时。调刀试件及加工环境见下图。

二、改进方案研究与实施

通过人、机、料、法、环等几个因素逐步分析，用排除法确定了几个影响数控刀磨首件加工砂轮优化不准确的原因。

1、加工方法比较繁琐

见图2，通过轮廓度的变化来反复优化砂轮参数，这样做步骤很繁琐，而且优化的砂轮参数也不准确。

从这张检测数据来看，加工型线后角的14K1砂轮直径和法兰距离都需要调整，而且这种方式还要根据操作人员的经验来做微调整才能满足要求。

2、现有校准方法无法校准所有砂轮参数

现在加工调刀试件的方法无法校准磨削铣刀前刀面用的12V9砂轮的几何参数，从下图4可知，此刀具单齿加工后轮廓度很差，刀具齿背面比理论轮廓线还低了约0.042mm，单从报告上看这把刀具是不合格的，就算单独调整磨削型线后角的14K1砂轮的直径及法兰距离也没法使刀具满足图纸设计的轮廓度要求。这就是不能完全并且精确的测量出磨削型线刀具前后刀面用砂轮几何参数的关键性因素。

通过上述两个因素的研究，我们总结出了两种修正对策，可以很大程度上减小因砂轮轮廓度不好而导致型线刀具首件加工报废率。

对策一：制定优化砂轮参数的新方法

现有的加工优化砂轮的方方法是通过机床测量砂轮直径及法兰距离，用来加工调刀试件，加工后再ZOOLER上检测调刀试件的轮廓度，根据检测结果再来优化砂轮的参数，用优化后的砂轮来加工刀具型线后角，此时先放量加工单个齿，如果检测刀具轮廓度不合格再次调整砂轮参数直到刀具轮廓度满足要求。通过分析发现这种调试优化砂轮的方法过于繁琐，需要重新制定一种新的校准砂轮方法。因此研究决定必须重新设计调试砂轮用的工装，并且改变了原来的调试方法。

新的调试方法是：编制新的加工优化砂轮程序，见图4，用磨削前刀面的12V9砂轮和磨削型线后刀面的14K1砂轮磨削石墨块，将在石墨块上留下12V9和14K1砂轮的砂轮轮廓截形，在测量机上检测，得出检测数据，见图5。根据该检测数据来调整12V9和14K1砂轮的几何参数。通过一次性加工就能快速的得出這两个砂轮的几何参数，方法简便，准确度高。

对策二：设计制造新的工装

因现有的砂轮优化方法只能校准磨削型线后角用的14K1砂轮的几何参数。项目组成员讨论如何设计一种新的工装，既能优化磨削型线刀具的所有砂轮，来提高砂轮校准的准确性，并且还能缩短数刀加工首件的调试时间？经过现场反复试验与优化，最终设计了一种新型的较为方便的优化砂轮参数的工装。新制工装见图6。

该新制的工装是将一个方形的石墨块装在调刀试件棒上，因石墨比较软容易加工，而且石墨附着力大，在ZOLLER上检测时轮廓投影清晰，增加了测量数据的真实性，更能精确的优化砂轮参数。

三、效果验证

通过以上措施的实施，加上现场跟踪反复验证，数控刀磨加工调试方法简便了许多，砂轮参数优化的准确度也提高了，最主要是首件加工时间缩短了，合格率也提高了。在方案没改进前，数控刀磨加工首件调试刀具，砂轮参数优化直到加工出一把刀具至少需要6个小时，刀具轮廓精度也不高;而在实施了改进措施后，加工调试时间缩短至4小时左右，刀具轮廓度满足图纸要求。

四、巩固措施及总结

我们将继续探索数控刀具磨床加工型线铣刀的磨削技术与砂轮调试优化技术，积累相关经验;通过本次砂轮参数优化方法的研究，使我们更加深刻的认识到影响型线刀具制造轮廓精度最关键性因素就是砂轮参数的准确性。尤其是对于螺旋槽刀具，磨削前刀面用的12V9砂轮参数的准确性是刀具加工合格的首要保证。我们将会制定出了一套比较合理的砂轮优化与首件调试方法，有利于工厂复杂型线刀具磨削技术水平的提高，提高刀具加工精度;进一步探索数控刀具磨床加工型线铣刀的磨削技术与砂轮调试优化技术，总结刀具磨削的经验，使型线铣刀的加工效率更高、质量更稳定。

参考文献：

[1] 机械工人切削手册（第六版）， 机械工业出版社

[2] 工厂技术手册，东方汽轮机厂，北京重机厂联合出版

[3] umroto操作手册 SACCKE数控磨床内部教材

收稿日期：2015年6月25日

作者简介：

宋玉玲，女，甘肃张掖，大学本科，工程师，机械加工