超硬材料網

　　申請號：201310426422

申請人：哈爾濱工業大學
       
摘要：一種基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，屬于超精密切削加工技術領域，涉及一種金剛石研磨方法。所述方法包括如下步驟：（1）設置適當的研磨機構尺寸；（2）計算金剛石工件研磨的放置位置；（3）檢驗計算得到的放置位置是否可以保證研磨過程中金剛石工件始終與砂輪盤接觸而不脫離，若不能保證則返回步驟（2），若能夠保證則繼續下一步；（4）采用優化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面內做360度的均勻變化，由此計算得到研磨機構各個軸的轉速，用所計算的轉速對金剛石工件表面進行研磨加工。本發明不需要尋找金剛石工件的易磨方向，且能夠磨出較低的表面粗糙度值，Ra值可達約1nm。

獨立權利要求：1.一種基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述研磨方法包括如下步驟：（1）設置適當的研磨機構尺寸；（2）計算金剛石工件研磨的放置位置；（3）檢驗計算得到的放置位置是否可以保證研磨過程中金剛石工件始終與砂輪盤接觸而不脫離，若不能保證則返回步驟（2），若能夠保證則繼續下一步；（4）采用優化算法使得研磨速度的方向最大程度的在研磨平面內做360度的均勻變化，由此計算得到研磨機構各個軸的轉速，用所計算的轉速對金剛石工件表面進行研磨加工。

2.根據權利要求1所述的基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述研磨機構尺寸包括往復軸的曲柄長度和連桿長度、行星軸的偏心距、砂輪盤的外徑和內徑。

3.根據權利要求1所述的基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述設置研磨機構尺寸的方法是設置好研磨機構的尺寸后，采用計算金剛石工件的放置位置的方法檢驗在該放置位置是否滿足在研磨加工過程中無論砂輪盤處于任何位置金剛石工件都不脫離砂輪盤，若不滿足則繼續調整研磨機構尺寸，直到滿足為止。

4.根據權利要求1或3所述的基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述計算金剛石工件的放置位置的方法是： 1）依據設置的尺寸估計砂輪平面可以覆蓋到的區域，在這個可以覆蓋的區域里排布足夠密集的點，給出所有這些點的三維坐標； 2）依據往復軸運動的區間和行星偏心距，計算砂輪盤中心可以到達的所有點的坐標，再根據砂輪盤的外徑和內徑求得砂輪盤中心在各個位置時所覆蓋的區域； 3）依次檢驗1）中的點，若該點總是在砂輪盤的覆蓋區域則保留該點，若該點不總是在砂輪盤的覆蓋區域則刪除該點； 4）將3）中保留下來的點畫在坐標系中，得到由這些點描繪的區域，即為研磨的金剛石工件與砂輪盤的接觸區域，該區域就決定了金剛石工件的放置位置。

5.根據權利要求1所述的基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述被優化算法優化的目標函數為研磨平面內研磨角度分布的標準差，該標準差的計算方法為： 1）在Matlab的Simulink工具箱中建立研磨機構的多體動力學模型； 2）計算各個時刻研磨接觸點在研磨盤和金剛石工件上的速度； 3）計算各個時刻研磨速度及其在研磨平面中的方向角； 4）計算方向角在360度范圍里的分布； 5）計算分布的標準差。

6. 根據權利要求5所述的基于復雜軌跡的金剛石研磨方法，其特征在于所述優化得到的最佳的各軸轉速為目標函數取得最小值時往復軸、行星軸和主軸的轉速。