CN101594965B - 工件的磨削表面 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用磨削砂轮对工件进行磨削的方法，磨削时通过改变砂轮的转速使磨轮以预定的方式产生变形。利用这种磨削时的变形使工件表面形成需要的形状。本发明还提供一种使用本发明所述方法的在侧向上不对称的磨削砂轮。

Description

工件的磨削表面
技术领域
本发明涉及工件的磨削表面，并涉及赋予工件某种特定要求的形状。本发明特别涉及一种使用旋转磨削砂轮对工件进行磨削的方法以及使用这种方法进行磨削的磨削砂轮。
背景技术
许多普通柱面轴承(plain cylindrical bearings)，例如用于主轴承和曲轴的曲柄销的柱面轴承的研磨轴(finished shaft)要求不平行的轮廓。这种轮廓通常利用切入式磨削(plunge grinding)完成，该切入式磨削使磨削砂轮的外周具有与需要磨削的轮廓形状相反的形状。
进年来在轴承磨削工艺中开始使用立方氮化硼(Cubic Boron Nitride，CBN)磨削砂轮，使多重切入式磨削技术和斜向磨削或矢量磨削得到很大发展，参见英国专利申请第2413978号。使用这些较新的磨削方法制造具有不平行面的柱面轴承元件十分困难。本发明针对这些困难提出了一种能够磨削不平行的形状，特别是桶形的方法，同时该方法仍然保留矢量和多重切入式磨削的优点。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种使用旋转的磨削砂轮对工件进行磨削的方法，该方法包括：在对工件进行磨削时以第一速度旋转砂轮，并在对工件进行磨削时采用第二速度使砂轮的形状在磨削时相对其以第一速度进行磨削时产生预定方式的变形，使工件的至少部分表面得到需要的形状。
较好的是，与未变形时的平面形状相比，这种变形使磨削砂轮形成碟形。
在一优选方法中，这种变形是基于磨削砂轮自身的固有特性产生的。这种固有特性可包括磨削砂轮的尺寸、形状和材质，以及其弹性系数。
上述砂轮主要可由圆形的磨削盘片和中心轴毂构成，尺寸的固有特性可包括砂轮轴毂的不对称程度。
砂轮可以是立方氮化硼(CBN)砂轮，或是氧化铝砂轮。
砂轮的变形程度可通过以下方式确定：求出磨削砂轮的转动速度和砂轮外沿变形程度之间的关系，并利用该求出的关系使砂轮变形为需要的形状，从而将工件表面磨削出需要的形状。这种关系可通过经验确定，例如通过测量砂轮在不同转速下其外沿的变形程度确定，或是利用砂轮的不对称程度和砂轮材质等参数通过数学计算来确定。
根据本发明的另一方面，提供一种用来执行上述本发明方法的磨削砂轮，该砂轮的侧面为不对称。可借助于砂轮相应侧面不同的轮廓或形状实现这种不对称结构。
下面将结合说明书附图以及具体实施例对本发明进行进一步说明。
附图说明
图1是对称磨削砂轮的侧视图。
图2是不对称磨削砂轮的侧视图。
图3是图2中的磨削砂轮在使用中变形时的状态，变形后的形状用虚线表示。
图4和图5是本发明的切入式磨削操作中的两个连续步骤。
图6和图7是磨削操作中的两个连续阶段，磨削砂轮相对于工件进行侧向或横向运动同时速度发生变化。
图8、图9和图10展示了为了改变磨削角度磨削砂轮的转速是如何变化的。
图11展示了采用图8至图10所示的方法磨削出来的在相反方向上具有平行轴颈的凸轮轴和具有拔梢的凸角。
具体实施方式
如图1所示，通常都是将磨削砂轮设计成由侧向看为相对于中心线1对称的结构，这里忽略驱动轴。这种砂轮相对于其转轴A-A是圆形对称，其外沿2形成磨削层。这种砂轮在使用中会产生些许变形，根据本发明可以使这种变形产生有益的效果，而图2中展示的磨削砂轮是有意将其设计为在侧向上相对于中心线3的不对称结构，形成的方式是使砂轮相应各侧上的圆形肩部4、5具有不同的尺寸。这种不均衡的结构会使砂轮在旋转时产生变形，如图3中标记6处的虚线所示。而且，这种变形随着砂轮转速的变化而变化，并且这种变形在砂轮的工作速度范围内是可以确定的。已经发现砂轮外沿速度小于10米每秒的变化会使砂轮产生有用的变形，在本发明中，通过恰当地选择磨削砂轮的尺寸、形状和材质，并在磨削操作时恰当地选择砂轮转速，这些变化会产生有益的效果。在磨削期间转速发生变化，以便使砂轮按预定的需要进行变形从而使工件得到需要的轮廓外形。
对于某一特定磨削砂轮而言，能推导出其转速与砂轮变形之间的关系，并将该关系用来使砂轮产生需要的变形，从而在一转动的工件上磨削形成需要的轮廓。砂轮变形和转速之间的关系可由经验得出(例如，通过测量砂轮外沿在不同转速下的变形量，或是利用砂轮的物理参数计算出来)。
图4和图5是利用磨削砂轮9在其外沿上形成至少半个桶形(标记10)的两阶段磨削操作使旋转的工件8得到桶形外廓7()。在第一阶段，使用切入式磨削法磨削出第一半外廓7，如图4中的箭头12所示。要为第二阶段磨削留出足够多的料(即工件材料)，用来进行第二阶段的磨削并使外廓的两半合并或混合在一起。第二阶段的外廓仍然采用切入式磨削法，如图5中的箭头12所示，但是砂轮的转速与第一阶段的转速不同，使得砂轮以另一角度出现，从而完成桶形外廓7的两半的合并或重叠。
在图6和图7所示的方法中，在工件13上已经磨削出宽度超出磨削砂轮15的宽度的桶形轮廓14。在整个磨削操作过程中，旋转的磨削砂轮15相对于工件13进行受控的横向移动，如图中的箭头16所示，并且砂轮15的转动速度受到控制并适当地变化，使砂轮相对于工件13呈现正确的角度，从而使工件得到需要的桶形轮廓14。
图8至图10显示了如何通过改变磨削砂轮22的旋转速度使砂轮按预方式变形，从而将传动轴17上的具有拔梢(taper)的凸角18和20磨削成需要的结构，该结构可以是任意方向的拔梢(图8和图10)或是平行的凸角或轴颈19(图9)。图11显示了具有平行凸角或轴颈23以及若干对相向倾斜的截头圆锥形状的拔梢凸角24。

Claims (12)

1.一种使用旋转的磨削砂轮对工件进行磨削的方法，该方法包括：在对该工件进行磨削时使该砂轮以第一速度旋转，以及在对该工件进行磨削时使砂轮以第二速度旋转，使该砂轮在使用该第二速度进行磨削时其形状相对于使用该第一速度进行磨削时能产生基于该砂轮自身的固有特性的预定方式的变形，从而使该工件的至少一部分形成所需要的形状。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的变形是指，相对于未变形的为平面形状的砂轮，使该砂轮的形状为碟形。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的自身的固有特性包括该磨削砂轮的尺寸、形状和材质。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：推导出该砂轮的旋转速度与该砂轮的变形量之间的关系，并利用该关系使该砂轮产生所需要的变形，从而在该工件上磨削出所需要的轮廓外形。
5.根据权利要求3所述的方法，其包括：推导出该砂轮的旋转速度与该砂轮的变形量之间的关系，并利用该关系使该砂轮产生所需要的变形，从而在该工件上磨削出所需要的轮廓外形。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述的砂轮包括圆形的磨削盘片和中心轴毂，并且所述的自身固有的特性中的尺寸包括该砂轮的该轴毂的不对称。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的砂轮是立方氮化硼砂轮或氧化铝砂轮。
8.根据权利要求1、2或7所述的方法，其中所述的所需要的形状是桶形或截头圆锥形状的拔梢。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述的所需要的形状是桶形或截头圆锥形状的拔梢。
10.根据权利要求4所述的方法，其中所述的所需要的形状是桶形或截头圆锥形状的拔梢。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述的所需要的形状是桶形或截头圆锥形状的拔梢。
12.根据权利要求6所述的方法，其中所述的所需要的形状是桶形或截头圆锥形状的拔梢。
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