王 秋 鵬

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 西安 710014）

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工探討

王 秋 鵬

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 西安 710014）

首先分析了我國(guó)的石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工方法的概念和考慮的因素，論述了我國(guó)的舊有加工方法的弊端和石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工的可行性，最后對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

石油機(jī)械可變形曲梁磨具；非球面加工；設(shè)計(jì)優(yōu)化

石油機(jī)械可變形曲梁磨具作為新式的加工模型，在我國(guó)才剛剛起步，但是石油機(jī)械可變形曲梁磨具的優(yōu)勢(shì)逐漸的凸顯，因此對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工研究意義重大，因此本文在石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工上進(jìn)行具體的分析，在分析的過程中尋找石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工的最佳方式，讓石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工在我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中得到最大程度的應(yīng)用和優(yōu)化，為零件的精確便捷加工提供新方式。

1 石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工概述

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工是指將磨具進(jìn)行可變形曲梁設(shè)計(jì)，利用拋物線原理，對(duì)磨具的工作過程進(jìn)行把控，同時(shí)采用非球面的加工處理辦法，將零件盡心規(guī)范的加工和處理，保證零件加工更加的精確和完美。

非球面加工方式是指利用非球面切削的辦法，對(duì)零件進(jìn)行高精度的打磨和處理。非球面加工的加工方法對(duì)材料的適用性高，無(wú)論是金屬材料還是石質(zhì)材料都能夠進(jìn)行輕松的打磨。非球面加工和球面加工相比，有著加工零件多元，加工精度高的優(yōu)勢(shì)。無(wú)論零件的形狀和表面平滑度要求多高，都能夠通過合理的測(cè)算和精密的制作，將材料打磨到想要的形狀。通過光學(xué)形變和計(jì)算機(jī)定位，數(shù)字監(jiān)控的方式讓零件的精度排除人為的失誤。同時(shí)，非球面的加工方法操作簡(jiǎn)單，主要利用磨具的數(shù)控和電子定位，不但避免了人為的失誤，也能夠保證操控的簡(jiǎn)便性。國(guó)外的非球面加工方式起步比較早，在非球面加工的打磨工具的材料選擇和鉆頭的品質(zhì)都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用，有很多值得我國(guó)借鑒的地方[1]。

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的理論研究十分的重要，需要在理論成熟的基礎(chǔ)上對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具進(jìn)行必要的應(yīng)用。一是對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的研究要積極利用相關(guān)的數(shù)學(xué)原理，對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)測(cè)算，將磨具的工作精度控制在一定的范圍中。二是對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具進(jìn)行全方位的把控，將磨具可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和差距進(jìn)行前期的預(yù)測(cè)，將誤差控制在最小的范圍內(nèi)，特備避免人為的造作失誤。三是在理論研究到位的情況下，對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理想的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試磨具的工作效能，最后將石油機(jī)械可變形曲梁磨具進(jìn)行投產(chǎn)和應(yīng)用[3]。

對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的理論研究在應(yīng)用之前還需要進(jìn)行精確的計(jì)算。無(wú)論是磨具的磨料還是磨具的可變形都要進(jìn)行數(shù)字化的把控和計(jì)算。一是對(duì)可變形曲梁進(jìn)行拋物線的測(cè)算，將曲梁的彎曲程度和磨具的貼合度進(jìn)行必要的測(cè)算，進(jìn)行拋物線的計(jì)算，測(cè)量拋物線形成的數(shù)值，對(duì)曲梁的彎曲度和拋物線的測(cè)算數(shù)據(jù)項(xiàng)貼合，制定更加貼合的曲梁磨具，將誤差控制字最小。二是對(duì)模具和曲梁的彎曲形變和壓力變形進(jìn)行受力分析，對(duì)壓力的圓弧曲線變化進(jìn)行數(shù)字化統(tǒng)計(jì)。充分考慮不同質(zhì)地和材料的零受力形變數(shù)字變化，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便在應(yīng)用中進(jìn)行不同材料零件的計(jì)算機(jī)錄入和控制工作。三是對(duì)曲梁磨具的受力彎曲變形范圍進(jìn)行測(cè)算，對(duì)彎曲變形的曲率和彎曲變形的方向進(jìn)行數(shù)字化的統(tǒng)計(jì)，對(duì)不同受力的彎曲變形進(jìn)行不同的統(tǒng)計(jì)，以便針對(duì)加工零件的不同做出適度的調(diào)整。四是充分考慮曲梁磨具變化的可能性，對(duì)不同的可能進(jìn)行設(shè)想，對(duì)設(shè)想進(jìn)行必要的數(shù)字化測(cè)算和檢驗(yàn)，將可能出現(xiàn)的問題設(shè)置在可控的范圍中，將誤差降到最低，同時(shí)曲梁的厚度和曲梁的工作原理也可能造成工作誤差的產(chǎn)生，對(duì)曲梁的把控也要進(jìn)入測(cè)算的范圍中，充分考慮曲梁的性質(zhì)。來(lái)確保誤差得到基本的控制。

總之可變行曲梁磨具非球面加工方式在我國(guó)的應(yīng)用之前，要進(jìn)行必要的概念的總結(jié)，同時(shí)在總結(jié)的基礎(chǔ)上對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工方法進(jìn)行必要的數(shù)字化計(jì)算，將石油機(jī)械可變形曲梁磨具的理論工作做好，同時(shí)注重石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面處理方式的數(shù)學(xué)建模，對(duì)理論工作進(jìn)行必要的數(shù)字化檢驗(yàn)和數(shù)字化處理，保證石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工方式的優(yōu)化。

2 傳統(tǒng)磨具的弊端和石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工的可行性

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工方法是對(duì)我國(guó)的石油機(jī)械可變形曲梁磨具的新的探索，無(wú)論是磨具的可變形，磨具的曲梁方式還是非球面加工的方法都是我國(guó)的舊有磨具所不具有的。我國(guó)的舊有磨具在零件加工的過程中存在諸多的問題和弊端。

一是零件的加工不夠精確，我國(guó)的老式磨具在零件的加工過程中主要采用人為的控制和機(jī)械的加工，對(duì)零件的材料性質(zhì)以及零件的加工要求并沒有進(jìn)行數(shù)字化的控制，沒有注意到零件加工的特殊性，不同的零件都是相同的對(duì)待，可變形上沒有保證。同時(shí)采用球面的加工方式，對(duì)于不對(duì)稱的零件加工要求不能進(jìn)行精確的加工，因此，總體而言，我國(guó)的舊有的磨具已經(jīng)不適應(yīng)高精度加工的要求。

二是我國(guó)舊有的磨具在數(shù)字化上已經(jīng)不適應(yīng)零件加工的要求，數(shù)字化是對(duì)磨具加工提出的新的要求，石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工考慮了數(shù)字建模的應(yīng)用，保證了磨具加工的精確度，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化的測(cè)算，避免了人為的失誤，這些都是傳統(tǒng)磨具的弊端[4]。

三是我國(guó)的傳統(tǒng)磨具在可控性上存在諸多的不足，傳統(tǒng)磨具的工作原理和工作方法已經(jīng)不能適應(yīng)高精尖零件的加工要求。傳統(tǒng)磨具的加工方式是在人工的操作下進(jìn)行的機(jī)械加工，因此在加工過程中就需要人來(lái)進(jìn)行控制，但是人為的控制就不可避免的出現(xiàn)人為的失誤，傳統(tǒng)磨具的可控性上存在的問題很明顯，嚴(yán)重影響著零件的品質(zhì)和質(zhì)量，而石油機(jī)械可變形曲梁磨具在工作過程中采用計(jì)算機(jī)的測(cè)算和計(jì)算機(jī)的監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)的問題能夠及時(shí)的把控，將問題和誤差降到最低，避免了人為監(jiān)控的失誤[5]。

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工在我國(guó)的可行性有充足的保障，通過對(duì)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工進(jìn)行必要的理論測(cè)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行應(yīng)用的可行性比較的強(qiáng)[6]。

一是我國(guó)的傳統(tǒng)磨具已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，對(duì)新的磨具和新的加工方式提出了新的要求，石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工的出現(xiàn)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，我國(guó)的零件加工對(duì)磨具的要求提出了更高的要求，石油機(jī)械可變形曲梁磨具的加工適應(yīng)零件高精尖加工的要求。

二是石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工方式的理論研究已經(jīng)成熟，對(duì)于石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工可能出現(xiàn)的問題和失誤進(jìn)行了全面的考慮和預(yù)測(cè)，因此在石油機(jī)械可變形曲梁磨具的應(yīng)用上做了充足的準(zhǔn)備。

三是我國(guó)的傳統(tǒng)磨具的工作人員在進(jìn)行培訓(xùn)的基礎(chǔ)上能夠適應(yīng)石油機(jī)械可變形曲梁磨具的要求。可以為石油機(jī)械可變形曲梁磨具的加工提供必要的人員保證，同時(shí)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)支持也能夠提供硬件的保障。企業(yè)在發(fā)展的過程中能夠給予必要的資金投入，為曲梁磨具的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工設(shè)計(jì)

3.1 材料的選擇和應(yīng)用

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的材料選擇十分的重要，對(duì)于磨具的性能和磨具的精密程度是一個(gè)考驗(yàn)。一是磨具材料的選擇和應(yīng)用，磨具的材料選擇決定了磨具的性能和耐用性。磨具的材料多為鋼化和合金材料，對(duì)于不同零件的要求，選擇不同的材料，充分利用材料的韌性和強(qiáng)度。二是曲梁材料的選擇要考慮材料的耐彎曲度和材料的形變度，對(duì)材料的性能進(jìn)行充分的了解，對(duì)材料的性能進(jìn)行前期的測(cè)量和計(jì)算，讓曲梁的弧度和曲梁的拋物線形變控制在合理的范圍中[7]。三是磨料的材料選擇要注重材料的削割程度和磨料的效率以及質(zhì)量，磨料是直接作用與加工零件中的，通過磨料對(duì)加工的零件進(jìn)行削割，因此注重磨料的強(qiáng)度和磨料的韌性，需要尋找磨料硬度大和強(qiáng)度高的材料。對(duì)磨料的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)量，保證磨料的穩(wěn)定性，防止磨料自身的形變。

總之，材料的選擇對(duì)磨具的作用十分的重要，它決定了磨具的性能和品質(zhì)，對(duì)零件制作的精度有著決定性的作用。

3.2 石油機(jī)械可變形曲梁磨具的設(shè)計(jì)和制作

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的設(shè)計(jì)工作比傳統(tǒng)的磨具要復(fù)雜的多，也因此對(duì)制作要進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。一是要考慮磨具制作的精度，讓磨具的尺寸在規(guī)定的要求中。對(duì)磨具的安裝要注重磨具的接縫和磨具的性能保障。磨具的曲梁和磨具的切削部分，以及磨具的零件夾持部分要進(jìn)行充分的考慮和重視，對(duì)關(guān)鍵部位的測(cè)試要引起足夠的重視[8]。二是磨具的安裝要充分考慮穩(wěn)定性，對(duì)磨具的性能和磨具的工藝，磨具的牢固性進(jìn)行必要的測(cè)試，在充分測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行磨具的具體運(yùn)用，保證磨具工作的穩(wěn)定性和可靠性。三是磨具的檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)，對(duì)安裝完成額磨具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)保證磨具工作在可控的范圍中。同時(shí)對(duì)不同的零件進(jìn)行加工，測(cè)試磨具的加工性能，讓磨具的設(shè)計(jì)更加的完美。

總之，石油機(jī)械可變形曲梁磨具的設(shè)計(jì)和制作工作十分的復(fù)雜也十分的重要，只有設(shè)計(jì)合理并制作精良，才能保證磨具工作的順利。

4 結(jié)束語(yǔ)

石油機(jī)械可變形曲梁磨具的非球面加工是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)磨具的變革和創(chuàng)新，應(yīng)該引起足夠的重視，促進(jìn)我國(guó)磨具的更新和發(fā)展，為現(xiàn)代化建設(shè)提供必要的技術(shù)支持。

［1］張雨綺. 光學(xué)玻璃非球面廓形的數(shù)控磨削技術(shù)探究[D]. 北京:北京大學(xué), 2012.

［2］勞春燕. 石油機(jī)械可變形曲梁磨具非球面加工方法淺議[D]. 北京:北京理工大學(xué),2013.

［3］夏連生. 可變形球面磨具加工非球面探析[D] .北京:北京理工大學(xué), 2012.

［4］莊曉光. 基于B軸控制的微小非球面超精密固定點(diǎn)車削與磨削探析[D]. 廈門:廈門大學(xué), 2013.

［5］洪清泉. 非球面軌跡包絡(luò)磨削加工機(jī)理研究與未來(lái)[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2013.

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［7］張曉燕. 雙曲面高速研磨的理論與實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[D]. 大連:大連理工大學(xué),2012.

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Deformable Aspheric Machining of Curved Beam Grinding Tool

WANG Qiu-peng
（Xi’an Railway Vocational Technical Institute，Shaanxi Xi’an 710014，China）

The concept and influence factors of the deformable aspheric machining method of curved beam grinding tool were analyzed, and disadvantages of Chinese old processing method were discussed as well as the feasibility of the deformable aspheric machining of curved beam grinding tool. At last, the deformable aspheric machining process of curved beam grinding tool was designed and optimized.

Deformable curved beam abrasive; Aspheric processing; Design and optimization

TQ 051

： A

： 1671-0460（2015）02-0372-03

2014-01-18

王秋鵬（1980-），男，碩士研究生，講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。E-mail：WANGQIUPENG1984@163.com