1、2.3 高效精密磨削加工实验台的搭建2.3.1 数控坐标磨床本文基于数控坐标磨床搭建氮化硅陶瓷某回转曲面典型零件高效精密磨削加工实验台，完成针对该零件的精密磨削成型、ELID 磨削与化学机械抛光加工。上世纪 70 年代，为了实现轮廓的高效精密加工，人们发明了数控坐标磨床。目前世界范围内，能够供应数控坐标磨床的商家有美国莫尔公司、瑞士豪泽公司、西浦公司,日本三井精机和中国宁江机床集团股份有限公司。本文研究中采用的是宁江机床集团生产的高精度数控坐标磨床 MK2945C，如图 2.5 所示。它配置 SIEMENS840D 系统，是连续轨迹数控坐标磨床，具有六轴控制（X，Y，Z ， U，A，C） 、三
2、轴联动（X，Y，C， A 中任意三联动）功能，添加数控转台附件后最多可以实现七轴五联动功能，如图 2.5 所示。机床数控系统采用直线和圆弧插补，能够实现针对二维、三维轮廓、球面、锥面、锥孔、方孔、圆弧槽、直槽等异形面、肩格面及平面、孔系、小孔等的精密磨削加工。机床配有自旋工作台附件，扩大了机床的加工范围，使之可磨削加工母线为非直线的回转体零件。机床的 X、Y 和 A 轴（数控转台）均为全闭环控制，其中 X、Y 方向采用最小分辨率为 0.0001mm 的德国 HEIDENHAIN 光栅尺， U 轴和 C 轴采用半闭环控制，Z 轴采用伺服电机控制。机床的 U 轴是为砂轮中心与主轴中心的偏置，用以控
3、制砂轮的径向进给，也可以用来补偿砂轮的磨损量。机床的 C 轴是绕主轴行星转动的旋转轴，可以通过数控系统实现在 X-Y 平面内连续跟踪控制，使得机床能够进行模具型腔及冲头的轮廓曲线磨削。Z 轴是套筒的垂直冲程运动，可实现砂轮的上下运动以及速度和反向点的位置控制。机床主轴采用变频调速，选用电动磨头时可实现 5700-45000r/min 范围间的无级变速。数控坐标磨床砂轮线速度要低于普通外圆磨床。图 Error! No text of specified style in document1 数控坐标磨床 MK2945C本文在 MK2945C 数控坐标磨床上添加自旋工作台附件，基于砂轮法向跟踪原理
4、来磨削回转曲面。砂轮法向跟踪是指在曲面磨削过程中，固定工件和砂轮中二者的一方，依靠另一方的实时偏转，使得磨削点所在的砂轮回转平面的中心和该磨削点的连线与工件轮廓上磨削点处的法线方向保持重合，此时系统切削状态始终保持为不变的点接触磨削，工件轮廓面上误差比较均匀，砂轮和工件不会发生干涉 60。MK2945C 采取砂轮偏转的方式来实现砂轮法向跟踪磨削。通过西门子 840D 数控系统控制，砂轮随行星旋转 C 轴绕主轴中心旋转，加工过程中 C 轴与坐标工作台 X、Y 轴实现联动，根据 X、Y 轴的位置计算出自身旋转角度并做自动调整，使砂轮旋转中心和行星主轴中心的连线始终与工件轮廓曲线磨削点的法线方向重合，通过设置 U 轴的进给值实现砂轮按工件轮廓曲线磨削点的法线方向进给，实现砂轮法向跟踪磨削。其原理如图 2.6 所示。图 Error! No text of specified style in document2 数控坐标磨床砂轮法向跟踪示意图
