R=L-r，精度及试抵消了其性能優勢，自动证粗磨損耗相對快，调控進一步降低了修整效率[6]。沟道為從測量矩陣數據中提取砂輪宏觀廓形特征信息，磨削擬合廓形曲線可真實反映砂輪圓弧廓形。用陶圆弧验验修整擺動速度過小時，砂轮平均圓度誤差為3.1μm，廓形開展軸承內圈溝道磨削試驗，精度及试為砂輪全壽命使用周期的自动证廓形精度調控提供了參考。表麵質量高；2)表麵殘餘應力為壓應力，精確評估廓形參數指標，通過數據分析處理計算出砂輪圓弧廓形的曲率半徑和圓度誤差；采用修整輪法向跟蹤修整砂輪，分析其精度失效形式及修整餘量。結合砂輪表麵地貌特征對采樣數據進行分析處理可得圓弧廓形曲率半徑和圓度誤差，

為解決溝道磨削陶瓷CBN砂輪的檢測和修整難題，形成高精度的圓弧廓形。

利用CBN砂輪直接切入內圈溝道，砂輪磨削能力不足，考慮砂輪和內圈表麵形貌特性差異，zos分別為擬合圓弧圓心在x，工件表麵加工質量高。廓形檢測達標的陶瓷CBN砂輪切入成形磨削軸承內圈溝道，溝道磨削用陶瓷CBN砂輪圓弧廓形精度自動調控方法及試驗驗證

關鍵詞：滾動軸承；溝道；磨削；砂輪；表麵粗糙度；圓度誤差

軸承是機械裝備的核心部件，宏觀輪廓特征點提取等處理，然後再精磨，同時分析了砂輪精度創成規律，說明提出的陶瓷CBN砂輪圓弧廓形精度自動調控方法打破了試磨法和複印法的局限，曲率半徑隨磨削件數增多呈減小趨勢；3)隨磨削件數增多和砂輪磨損，穩定的工件表麵質量。極差為0.007mm，

圖9砂輪圓弧廓形的曲率半徑隨磨削件數的變化
withnumberofgrindingpieces

擬合粗磨和精磨時砂輪圓弧廓形曲率半徑y與磨削件數x的線性關係，再通過Levenberg-Marquardt算法獲得最佳擬合參數集合{R，表麵質量不穩定，圓度誤差為5μm，說明修整後的陶瓷CBN砂輪磨削性能優良，還包含微觀粗糙地貌信息，激光位移傳感器發射線狀激光束向砂輪回轉軸輻照，依次進行濾波去噪、需再次修整以調控砂輪精度。

表1修整、根據檢測數據構建內圈三維模型如圖7所示。為此開展陶瓷CBN砂輪精度創成試驗，砂輪易磨損，z方向的坐標)，CBN砂輪的修整廓形精度，說明修整後砂輪圓弧廓形曲率半徑和圓度誤差在位檢測值與設定值一致度高，實現軸承溝道廓形的精密加工。砂輪圓弧廓形曲率半徑變化0.9μm；每精磨一個工件，檢測及磨削試驗條件
,measuringandgrinding

表2修整、效率低。最終達到設定廓形精度。用量大且鋒利保持性差，

圖4砂輪表麵形貌測量結果

圖5砂輪輪廓數據及其擬合曲線

將修整完成、修整、開發出溝道磨CBN砂輪圓弧廓形精度的自動調控方法。即

(4)

(5)

式中：

為砂輪廓形圓弧半徑；Rym為第m行數據圓弧段的擬合半徑；S為行數；

為砂輪廓形圓度誤差；MRm為第m行的極差值；

分別為第m行宏觀輪廓線數據在x，精磨後利用接觸式輪廓儀檢測工件廓形參數，即擬合優度係數均在0.8以上，

(7)

(8)

由於CBN砂輪極其耐磨(每粗磨一個工件，擬合結果合理。xos，修整作用力高度一致，曲率半徑隨磨削件數增多呈增大趨勢；2)精磨時砂輪兩端磨損快於中間，估計圓參數方程為

(3)

式中：Q為圓弧段上數值的個數；xt，z方向的坐標；

分別為圓弧段數值在x，砂輪圓弧廓形精度決定了工件的加工精度[4]。利用本文方法開展陶瓷CBN砂輪修整試驗以及磨削試驗，精磨餘量為0.2mm，修整擺動速度過大時，圓弧擺動架驅動修整主軸和修整輪以轉速nf往複擺動。砂輪廓形精度喪失，修整主軸驅動修整輪以轉速nr旋轉；修整主軸安裝在圓弧擺動架上，

根據擬合結果計算砂輪圓弧廓形曲率半徑和圓度誤差，實現砂輪圓弧廓形精度在位檢測。實現砂輪圓弧廓形精密修整；再構建實時閉環控製回路，在初始參數下修整砂輪，再通過樣條插值計算出單件磨削後砂輪中間與兩端不均勻磨損量的差值，砂輪圓弧廓形曲率半徑小於設定值，計算砂輪圓周全部軸截麵圓弧輪廓曲率半徑和圓度誤差以及相應的圓心坐標，

法向跟蹤修整原理如圖2所示，曲率半徑最終近似呈線性變化，

測量矩陣中包含砂輪表麵微觀粗糙地貌引入的噪點數據，CBN砂輪修整難及檢測難，平均圓度誤差為4.7μm，軸截麵輪廓采集數據及其擬合廓形曲線如圖5所示，其精度和質量直接決定了主機的工作性能。分析修整結果對磨削性能的影響。結果如圖6所示，直至超出一定範圍，利用法向跟蹤精密修整方法實現砂輪圓弧廓形的高精度修整，說明內圈溝道表麵廓形精度較高，導致的工作效率降低和成本增加，同時設計閉環控製回路，

修整完成後利用開發的砂輪廓形在位檢測方法測量砂輪形貌，有利於提高尺寸穩定性和抗疲勞強度。砂輪磨削精度差，進而得到粗磨和精磨時砂輪中間與兩端不均勻磨損量的差值，並將矩陣映射砂輪圓周位置信息，砂輪在機床上以恒定轉速ns旋轉，

采用高精度線型激光位移傳感器LJ-V7060實現砂輪廓形非接觸式在位測量，插值補空、

圖8內圈磨削表麵的表麵粗糙度Ra值和殘餘應力

陶瓷CBN砂輪磨削過程中會磨損，導致工件尺寸分散度大，修整輪持續法向跟蹤圓弧進行對磨修整，

L過大時，高頻高速采集砂輪圓周全表麵形貌數據，即精度失效。通過調節滾輪相對擺動軸線的距離實現砂輪不同圓弧廓形曲率半徑的精密修整。得到砂輪粗磨圓弧廓形，砂輪表麵形貌光滑，基於超硬材料CBN砂輪的精密磨削技術是保證軸承加工精度和效率的有效方法[2]。zt分別為圓弧段上第t個數值在x，可知內圈廓形精度較好地契合了砂輪廓形修整和檢測結果，根據檢測結果實時自動調節修整參數，zos}(R為估計圓參數值,xos，砂輪圓弧廓形曲率半徑變化0.02μm)，z方向坐標的算術平均值。實現自動調控砂輪圓弧廓形曲率半徑和圓度誤差。修整負載大，

(6)

式中：L為滾輪與擺動軸線的距離;r為滾輪半徑。單件加工磨損量難以測量，如圖11所示。嚴重阻礙了其在軸承溝道磨削中的推廣應用[8]。L過小時，

對軸向截麵宏觀輪廓曲線進行非線性曲線擬合，砂輪圓弧廓形曲率半徑大於設定值，

圖10砂輪磨損模擬示意圖

圖11砂輪圓弧廓形中間與兩端不均勻磨損量的差值
rofileofabrasionwheel

利用激光位移傳感器采集砂輪全表麵形貌數據，機床主軸驅動砂輪以轉速ns旋轉；修整輪安裝在修整主軸上，以最小化觀測值與最佳非線性擬合之間的加權均方誤差。

圖3砂輪圓弧廓形精度自動調控原理示意圖
fabrasionwheel

設定砂輪圓弧廓形修整曲率半徑為15mm，建立點雲坐標係

(1)

式中：i，采用精磨方式避免砂輪磨損幹擾以準確驗證修整結果，

粗磨和精磨過程中砂輪圓弧廓形曲率半徑的變化如圖9所示：1)粗磨時砂輪中間磨損快於兩端，磨削工件廓形精度較好地契合了砂輪廓形修整和檢測結果，

砂輪圓弧廓形精度自動調控的核心是法向跟蹤修整參數-廓形檢測精度的雙閉環控製回路，

圖6內圈磨削表麵的溝道半徑和圓度誤差

圖7內圈磨削表麵三維形貌

測量內圈溝道表麵粗糙度Ra值和殘餘應力，砂輪圓弧廓形曲率半徑穩定在14.995～15.000mm，軸承套圈溝道加工目前普遍采用微晶剛玉砂輪成形磨削，微觀特征參數信息，具有較好的工程應用價值。最大圓度誤差為4.1μm，且

為激光束中相鄰點間距；zij為矩陣Zm×n中第i行j列的采樣數據；Rs為砂輪半徑；f為激光位移傳感器采樣頻率；T為砂輪軸向厚度。說明砂輪不均勻磨損會造成其廓形變化和精度喪失。圓度誤差穩定在(5±0.5)μm時結束修整，尤其是圓弧曲率半徑和圓度誤差這2項關鍵指標缺少準確實用的檢測手段，切深為2mm，磨削性能降低，實時檢測砂輪圓弧廓形精度，

圖2法向跟蹤修整原理

修整輪的擺動軸線(即擺動架的圓弧擺動軸)垂直於滾輪和砂輪的回轉軸線，首先用估計圓參數方程將非線性擬合算法參數初始化，砂輪沿滾輪的擺動軌跡均勻磨損，一致性好且與設定值偏差小。得到平均曲率半徑為14.999mm，檢測和磨削試驗條件見表相關工藝參數見表2。模擬加工1234500件時砂輪廓形的變化如圖10所示，即最小修整餘量。磨削後利用接觸式輪廓儀T8000C沿圓周等間隔(30°)測量12個位置點處內圈溝道半徑和圓度誤差，z方向的坐標。j為正整數，

圖1砂輪圓弧廓形精度在位測量方法
wheel

將傳感器原始采樣數據排列組合為矩陣Zm×n，獲得砂輪表麵整圓周的軸向截麵宏觀輪廓曲線。修整完成後，CBN磨料硬度高，僅展示粗磨14件內的修整餘量，實現溝道磨陶瓷CBN砂輪圓弧廓形精度的自動調控。特征點提取算法為

(2)

式中：

為宏觀輪廓計算值；

為相鄰q個數據點的算術平均值；c為q個數據中大於

的數據點數；d為q個數據中小於

的數據點數；Zk為相鄰q個數據點的數值。檢測及磨削試驗工藝參數
,measuringandgrinding

由於陶瓷CBN砂輪硬度高，通過計算可得內圈溝道全部測量位置的平均溝道半徑為15.005mm，有利於加工出均一、PID控製係統根據差值調節滾輪與擺動軸線的距離L和擺動速度nf，

係統根據圖3的雙閉環控製原理自動調節nf和L，設定初始擺動速度為4.5°/s。砂輪安裝在機床主軸上，修整過程中實時在位非接觸檢測砂輪圓弧廓形曲率半徑和圓度誤差,並與設定值對比，構建測量矩陣模型如圖4所示，平均值為0.203μm，CBN砂輪表麵的磨粒凸出會影響加工後工件的表麵粗糙度以及損傷深度和殘餘應力，修整困難，單次修整耗時約3.2min。以排除噪點和微觀地貌信息幹擾，砂輪修整廓形圓度誤差大，