磨砂轮轮廓磨损补偿的确定方法、设计方法以及磨砂轮与流程

本申请涉及精密设备制造，尤其涉及一种磨砂轮轮廓磨损补偿的确定方法、设计方法以及磨砂轮。

背景技术：

1、随着新能源装备、风电、高端智能制造产业快速发展，高性能永磁器件需求大幅攀升。例如，钕铁硼永磁凭借性能强、价比高的优势广泛用于电机、电子器件、精密设备等领域。在精密装备和高速电机的装备和服役过程中，对永磁器件的轮廓精度、尺寸一致性与型面质量提出了严苛要求。永磁器成型精度直接决定整机装配精度与运行可靠性。

2、永磁器件精密成型的磨削加工是决定其轮廓精度的核心工序，然而，由于磨削过程存在工件与磨砂轮双向互磨效应，会造成磨砂轮廓形提前失效、从而影响工件的轮廓精度，无法满足高端产品内控公差要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种磨砂轮轮廓磨损补偿的确定方法、设计方法以及磨砂轮。

2、本申请的一个方面提供了一种磨砂轮轮廓磨损补偿的确定方法，包括：基于磨砂轮的初始设计参数，对磨砂轮在执行目标容许数量的工件加工之后磨砂轮在预设轮廓位置的磨损进行预测，确定预设轮廓位置的累计磨损深度，预设轮廓位置包括预设基准位置和预设目标位置，预设目标位置的累计磨损深度大于工件其他轮廓位置的累计磨损深度；基于工件的设计控制公差确定的容许磨削深度、以及预设目标位置的累计磨损深度和预设基准位置的累计磨损深度之间的差值 ，确定磨砂轮的目标吃刀量，目标吃刀量表示对工件的目标设计磨削深度；基于磨砂轮的目标吃刀量、以及磨砂轮各轮廓位置和预设基准位置之间的磨损关联关系，确定用于对磨砂轮各轮廓位置进行补偿的目标补偿量。

3、根据本申请的实施例，初始设计参数包括表示将工件从毛坯加工至目标轮廓线所需的初始吃刀量；基于初始设计参数确定的磨砂轮，对磨砂轮在执行目标容许数量的工件加工之后磨砂轮在预设轮廓位置的磨损进行预测，确定预设轮廓位置的累计磨损深度，包括：针对磨砂轮对第i个工件的加工，基于磨砂轮的初始吃刀量和加工第i-1个工件后预设轮廓位置的累计磨损深度，确定预设轮廓位置的用于加工第i个工件的第i个吃刀量 ，其中，1≤i≤目标容许数量，i为整数；基于预设轮廓位置的第i个吃刀量，对磨砂轮在加工第i个工件后预设轮廓位置的磨损进行预测，确预设轮廓位置的第i个磨损深度；基于第1个磨损深度到第i个磨损深度，得到预设轮廓位置在加工第i个工件后的累计磨损深度。

4、根据本申请的实施例，基于预设轮廓位置的第i个吃刀量，对磨砂轮在加工第i个工件后预设轮廓位置的磨损进行预测，确预设轮廓位置的第i个磨损深度，包括：基于预设轮廓位置的第i个吃刀量、和工件的与预设轮廓位置对应的匹配轮廓位置的磨削长度，确定第i个工件在匹配轮廓位置的第i个磨削量；基于工件在匹配轮廓位置的第i个磨削量、以及工件和磨砂轮之间的磨损比，确定预设轮廓位置的第i个磨损量；基于预设轮廓位置的第i个磨损量，确定预设轮廓位置的第i个磨损深度。

5、根据本申请的实施例，基于预设轮廓位置的第i个磨损量，确定预设轮廓位置的第i个磨损深度，包括：基于初始设计参数确定的预设轮廓位置的初始半径和加工第i-1个工件后预设轮廓位置的累计磨损深度，确定预设轮廓位置的第i个半径；基于预设轮廓位置的第i个半径，确定预设轮廓位置所在圆的第i个圆周长；基于预设轮廓位置的第i个磨损量和预设轮廓位置所在圆的第i个圆周长，确定预设轮廓位置的第i个磨损深度。

6、根据本申请的实施例，初始设计参数还包括磨砂轮各轮廓位置的初始结构尺寸参数，磨砂轮各轮廓位置的初始结构尺寸参数是基于工件在对应的轮廓位置的结构尺寸参数确定；方法还包括：基于工件各轮廓位置的结构尺寸参数，构建工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数；将工件的与预设基准位置对应的匹配基准位置的磨削深度作为基准吃刀量，基于目标函数，构建工件各轮廓位置的磨削深度与基准吃刀量之间的磨削关联关系；将工件各轮廓位置的磨削深度与基准吃刀量之间的磨削关联关系作为磨砂轮各轮廓位置和预设基准位置之间的磨损关联关系。

7、根据本申请的实施例，工件各轮廓位置的结构尺寸参数包括工件各轮廓位置的微分斜率和半径；基于工件各轮廓位置的结构尺寸参数，构建工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数，包括:基于工件各轮廓位置的微分斜率和/或半径，构建工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数，其中，磨削深度与各轮廓位置的半径成正比，且磨削深度与各轮廓位置的微分斜率成反比。

8、根据本申请的实施例，基于工件各轮廓位置的微分斜率和/或半径，构建工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数，包括：基于工件各轮廓位置的微分斜率，确定工件各轮廓位置的微弧段的弧长；基于工件受到的预定磨削力和工件各轮廓位置的微弧段的弧长，确定工件各轮廓位置的平均接触压力；基于工件相对磨砂轮的预定转速和工件各轮廓位置的半径，确定工件各轮廓位置相对磨砂轮的线速度；基于工件各轮廓位置的平均接触压力和线速度确定的瞬时磨削率、以及预定的磨削时长，构建工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数。

9、根据本申请的实施例，基于磨砂轮的目标吃刀量、以及磨砂轮各轮廓位置和预设基准位置之间的磨损关联关系，确定用于对磨砂轮各轮廓位置进行补偿的目标补偿量，包括：基于磨砂轮的目标吃刀量、以及磨砂轮各轮廓位置和预设基准位置之间的磨损关联关系，确定对磨砂轮各轮廓位置进行补偿的初始补偿量；基于预定的工序损补系数和磨砂轮各轮廓位置的初始补偿量，确定磨砂轮各轮廓位置的目标补偿量。

10、本申请的另一方面还提供了一种磨砂轮的设计方法，包括：获取磨砂轮的初始设计参数和磨砂轮各轮廓位置的目标补偿量，其中，初始设计参数是基于工件的材料属性参数和尺寸参数确定；目标补偿量是基于如上描述的方法确定的；基于初始设计参数和目标补偿量，确定磨砂轮的设计结果。

11、本申请的另一方面还提供了一种磨砂轮，磨砂轮是如上描述的设计方法设计得到。

12、根据本申请的技术方案，通过先预测预设目标位置与预设基准位置的累计磨损深度，再结合工件容许磨削深度确定目标吃刀量，然后再利用各轮廓位置相对基准位置的磨损关联关系确定各处对应的目标补偿量，由此，可以针对砂轮不同轮廓位置的差异化磨损匹配补偿量，缩小不同轮廓位置因磨损差异造成的工件尺寸偏差，并确保在磨损轮的使用寿命周期内加工的全部工件的尺寸落在设计控制公差范围内。

1.一种磨砂轮轮廓磨损补偿的确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始设计参数还包括所述磨砂轮各轮廓位置的初始结构尺寸参数，所述磨砂轮各轮廓位置的初始结构尺寸参数是基于所述工件在对应的轮廓位置的结构尺寸参数确定；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工件各轮廓位置的结构尺寸参数包括所述工件各轮廓位置的微分斜率和半径；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述工件各轮廓位置的微分斜率和/或半径，构建所述工件各轮廓位置的磨削深度随位置变化的目标函数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始设计参数包括表示将所述工件从毛坯加工至目标轮廓线所需的初始吃刀量；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述预设轮廓位置的第i个吃刀量，对所述磨砂轮在加工第i个工件后所述预设轮廓位置的磨损进行预测，确所述预设轮廓位置的第i个磨损深度，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述预设轮廓位置的第i个磨损量，确定所述预设轮廓位置的第i个磨损深度，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述磨砂轮的目标吃刀量、以及所述磨砂轮各轮廓位置和所述预设基准位置之间的磨损关联关系，确定用于对所述磨砂轮各轮廓位置进行补偿的目标补偿量，包括：

9.一种磨砂轮的设计方法，其特征在于，包括：

10.一种磨砂轮，其特征在于，所述磨砂轮是基于权利要求9所述的设计方法设计得到。