。当从种级别研磨向另种级别转换时，就要更换砂轮。冰刀是小型工件，加工冰刀的砂轮也是小型砂轮本文所选择是直径，厚的砂轮，所以设计砂轮时，可以将三块不同级别的砂轮合并成块，更换砂轮时，轴带动砂轮在轴进给段位移，就可以转换砂轮。冰刀与砂轮位置关系冰刀与砂轮的位置关系也会对冰刀刀刃的质量产生重要影响。冰刀手工研磨冰刀时，人工控制砂轮研磨冰刀，很难保证砂轮面和冰刀刀刃面始终平齐，很容易把刀刃面磨得不平整，产生偏刃。在冰刀的数控研磨时同样要注意这个问题。冰刀与砂轮的位置关系需要保证两点。冰刀要能落在砂轮的加工范围内，如图所示。砂轮的轴线与冰刀面的法线与冰刀面垂直的竖线必须平行，否则就会产生偏刃，如图所示。图砂轮与冰刀的位置关系砂轮的修整砂轮的磨损机理在磨削过程中，用于磨削力和磨削温度的作用。砂轮工作表面上的磨粒会逐渐的磨钝。磨钝后的砂轮，将影响被磨工件的表面质量和几何精度，常引起振动噪音粗糙度增大产生裂纹烧伤和残余应力等。因此，砂轮和其它切削工具样需要定期刃磨，也就是需要定期修整。磨料磨具的固有特性和被加工材料的物理化学作用是影响磨削质量好坏的重要因素。砂轮的磨削加工过程中，砂轮的磨损形式主要有机械磨损化学磨损和粘附磨损三种。砂轮的修整在磨削中占有重要的地位，是充分发挥磨料磨具优异性能的必要条件。砂轮的参数由于砂轮在磨削过程中的热变形和磨损作用，在砂轮停止加工后和加工中尺寸会有所变化，如图所示。因此在每次磨削前先要将砂轮修整次，获得个比较准确的半径初始值。当砂轮半径小于设定最小值时系统要给出提示信息。砂轮数据保存在相应的砂轮文件中，可以随时调出编辑。对冰刀研磨加工，采用普通砂轮，精度要求比较高，所以每磨削定圈数要进行砂轮修整。对砂轮的磨削和修整是通过设定砂轮和工艺参数来实现的。冰刀砂轮的最主要的两个参数是宽度和半径，因为砂轮的宽度决定轴的移动幅度，半径对砂轮恒线速度的控制和加工精度具有重要意义。图磨损砂轮的表面形状放大效果砂轮修整方法本系统是根据计数器设定或手工测量来控制修整砂轮，砂轮的修整主要有两方面的内容修形，修锐。修形修形又包括两个方面的内容修砂轮圆度与修砂轮圆柱表面的平整度。砂轮使用久了，其外表面就会出现如图所示的缺陷，而且砂轮的圆整度也会发生微小的变化，如图所示。修形就是修整砂轮的外圆面和砂轮的圆整度。修形时，用金刚石笔将砂轮的外圆半径磨掉层，如图所示。使砂轮重新恢复标准的圆柱形，然后量出砂轮新的半径，再将新的半径值补偿到控制系统中去。修锐砂轮使用段时间后，起切削作用的小磨粒会折断或者被磨平，或者磨粒之间的空间被切削物所填满，造成磨粒的磨削功能下降。这时需要用油石研磨砂轮，方面将砂粒之间的微小填充物清洗出来，方面将微小的磨粒打锐。图砂轮的修形示意图本章小结本章结合了数控研磨的特点，研究了影响冰刀研磨质量的各种因素，确定了各种因素的工艺取值范围，在此基础上，介绍了自动生成冰刀研磨加工工艺卡的方法。设计了冰刀的砂轮结构，介绍了砂轮的修整方法。冰刀研磨机控制系统方案正确的研磨工艺是保证研磨质量的必要前提，而稳定可靠的研磨控制过程又是研磨工艺得以实现的技术保证。冰刀研磨的控制过程分为三个研磨级别的控制过程，而每级别控制过程中又由多次单次加工循环组成。每单次加工过程中有许多细节控制步骤，对这些细节步骤的控制和把握会对冰刀的最后研磨质量产生重要影响。加工过程中，还要采取方法控制砂轮具有恒定的加工线速度。系统的硬件结构冰刀研磨机的控制系统以通用机作为基本的硬件平台，通过打印机接口外接自行设计的板卡，把冰刀研磨机作为通用机的个外设，实现直接数控，从而将冰刀研磨机集成为便携式的数控产品。采用通用机通过打印机接口与研磨机联接，机可以根据需要与机器本身分开，也可联机共同工作，为该设备的便携式提供了灵活的组成方式，可以把机床想打印机样的方面的连接在任何台普通的通用机上。同时，以通用机作为基本的硬件平台也可省略专用控制器的接线和板卡设计，简化了控制系统的自身的结构。研磨的运动控制分析冰刀的刀刃线形状比较简单，主要由几段相切的圆弧线组成。冰刀加工时，由三个移动轴控制工作台对冰刀进行加工。其运动可以分解为旋转主轴带动砂轮作旋转运动轴两轴联动，完成对冰刀刀刃轮廓线的研磨轴三轴联动，带动砂轮走螺旋线的轨迹运动。砂轮的控制运动本文的砂轮是安装在工作台上，所以砂轮的运动方式有三种随主轴做主旋转运动。随轴和轴联动完成对冰刀刀刃轮廓线的研磨。随轴做来回的往复移动。以下重点对砂轮的第三种运动进行分析说明。如图所以，方框表示砂轮研磨圆柱面的展开，方框里的线条表示加工点在砂轮面上留下的研磨轨迹。图，砂轮不摆动，砂轮磨削面上的所有实际起磨削作用的有效磨削点将集中于条线上。砂轮厚，冰刀刃厚，这样很快就会将砂轮磨出条槽，大大浪费了砂轮的使用效率。而图时，砂轮在做进给运动时，同时沿机床的方向轴上做来回的往复摆动，这样砂轮的整个外圆柱面就将参与冰刀的研磨加工，将砂轮从中的条线的径向磨损均匀分散到个圆柱面上的径向磨损，大大提高砂轮的使用效率和使用寿命，节省成本，还能方便对以后的砂轮修整。图磨削点在砂轮面上的运动轨迹研磨的控制流程由工艺可知，冰刀的研磨分粗磨精磨抛光磨三级。每级研磨中，都需要多次研磨过程来完成，加工起始时，研磨机的测量部分给出冰刀的研磨量，控制系统会自动计算出每级研磨的研磨量和每级研磨的研磨次数，并以工艺卡的形式在人机界面中操作员显示出来。操作员可以适当的修改个别的加工参数。在任何级研磨中，砂轮每完成单次加工过程，控制系统都会做出判断是否进入下级的加工，或者是否完成加工。本文数控伺服系统中，有四个伺服轴主轴轴轴和轴。主轴带动砂轮作回转运动，时工作于同装配模型中不同的零件或部件，对于其他工程师来说，能够立即访问到您的最新工作。冰刀研磨机机械结构实体建模过程冰刀研磨机实际上是比较复杂的机械结构，建模如果考虑得过于细致，势必使整机模型进行仿真分析所需的时间大大加长，而降低仿真的成功率。所以在用建模时，应省略或简化对仿真精度影响较小的零部件，例如忽略安装孔螺钉电机等，适当简化夹具砂轮架等部件的结构，而通过在机械系统动力学自动分析中添加约束和载荷来实现其功能，从而减少仿真所需时间，避免仿真失败。冰刀研磨机零部件实体模型的建立根据上述原则，在中建立冰刀研磨机各部件的简化模型，可分为以下几个部分。向进给装置如图所示，包括轴丝杠轴支架轴导轨轴滑板等。图向进给装置的主要零件向进给装置如图所示，包括轴支架轴导轨底座轴丝杠轴滑板等。图向进给装置的主要零件向进给装置如图所示，包括轴丝杠轴导轨手柄等。图向进给装置的主要零件夹具如图所示，包括夹具和夹具导轨等。图夹具的主要零件砂轮装置如图所示，包括主轴支撑架砂轮等。图砂轮装置的主要零件构建冰刀研磨机的零件均只需通过中基本操作即可完成。在建构此部分模型时，因本模型并无可参考的具体尺寸，所以需根据模型整体的布局和虚构进行设计在此过程中充分运用了的可反馈互相联系的功能即修改了零件图的尺寸，装配中此零件的尺寸随之修改反之，亦然。冰刀研磨机机械结构的装配零件之间的装配关系，实际上就是零件之间的位置约束关系。个复杂机械的装配模型可以看作由若干个子装配模型组成。因此，在创建大型的零件装配模型时，可以先创建若干个子装配模型，子装配完成后，再将各个子装配模型按照它们之间的相互位置关系进行装配。最终形成个完整的机械装配模型。在中，装配任务是在装配件设计界面下完成，另外，还可以直接在该界面上建立新的特征或修改零件的尺寸改变各项特征的属性。依据上述原则完成原始模型的总体装配如图所示。图数控冰刀研磨机各部件的子装配模型图数控冰刀研磨机的总体装配图本章小结本章利用软件建立了零部件的实体模型，并在此环境下完成冰刀研磨机械结构的虚拟装配和装配分析，成功建立了冰刀研磨机的虚拟样机，为进步在软件中进行运动仿真和动力学分析，节省了建模时间。结论与展望本文在分析了国内外冰刀研磨机的研究现状基础上，利用虚拟样机技术完成数控冰刀研磨机的机械机构设计，并对其进行运动仿真及砂轮主轴轴承系统刚性的动力学分析。研究了冰刀研磨机的主要技术指标在深入分析冰刀研磨运动的特点及研磨过程中对各个运动的不同要求的基础上，规划出冰刀研磨机机械结构的总体布局并对主要部件进行了设计和选则，包括进给轴的行程和尺寸丝杠的选取和砂轮架的设计计算了磨削力的大小最后确定出研磨机的整体尺寸为长，宽，高。利用软件建立了零部件的实体模型，并在此环境下完成冰刀研磨机机械结构的虚拟装配和装配分析，成功建立了冰刀研磨机的虚拟样机，为进步在软件中进行运动仿真和动力学分析，节省了建模时间。将建立好的模型导入到机械系统动力学自动分析中，添加约束和载荷，最终建立完整的冰刀研磨机虚拟样机模型。重点对所建立的样机模型进行运动仿真和砂轮主轴轴承系统的动力学分析。在没有制造真实样机的情况下，动态显示冰刀研磨机的全部作业工况，校验丝杠有效螺纹长度设计的合理性，同时得出轴丝杠在不同时刻的转速及调速范围，以确定带动轴丝杠旋转的伺服电机的最大转速。通过对主轴前端挠度的测量，验证主轴轴承系统的刚性。参考文献李斌李曦数控技术武汉华中科技大学出版社纪名刚机械设计北京高等教育出版社冯勇，霍勇进现代计算机数控系统北京机械工业出版社，惠延波数控编程的作用与目的机械工业出版社，王石安冰雪运动北京人民体育出版社，向华，王小江便携式数控冰刀研磨机的研制中国制造业信息化，陆剑中孙家宁金属切削原理与刀具，北京机械工业出版社吴南星，孙庆鸿机械系统动态仿真技术研究制造业自动化，周泽