CN1024327C - 空间螺旋曲面的精加工方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种工件表面为空间螺旋面的磨削精加工方法及其装备。磨削采用砂带磨削机构，磨头是砂带，磨削是按工件表面的空间螺旋曲面的形状展开。砂带磨头的纵向走刀量A，横向走刀步进电机转速B，工件转速n、工件导程T，四参数符合关系式B＝n±(A/T×n)。设备是一台专用机床，磨削机构是一个砂带磨削机构。
Description
本发明涉及一种工件表面为空间螺旋曲面的磨削精加工方法及设备，适用于工件表面为螺旋曲面的精加工，特别适用于井下动力钻具（螺杆钻具）螺杆的精加工。
井下动力钻具螺杆，一般为三维螺旋曲面的细长杆，由于其外形及截面形状复杂，加工较为困难。通常的加工方法为：粗加工采用成形铣削或靠模仿形铣削，精加工目前尚无可行的工艺方法及加工设备，采用手工抛磨，精度无法保证，而精加工的方法及设备是目前的技术难题。
本发明的任务是提出一种工件表面为空间螺旋曲面的磨削精加工方法及设备，解决目前存在的技术难题。
中国专利CN86201800公开了一种精密带式振动砂带抛磨机，可提高加工表面精度，但对于空间螺旋曲面的加工仍显得不足。
本发明的精加工方法的技术方案是：工件表面为空间螺旋曲面的磨削精加工采用砂带磨削机构，砂带磨头的磨削是按工件空间曲面的形状展开，砂带磨头的展开参量：工件旋转速度n（转/分），工件导程T（毫米），磨头纵向走刀量A（毫米/转），横向走刀步进电机转速B（转/分），这四个参量符合关系式B＝n±（A/T）×n。
本发明的磨削精加工设备，由床身、主轴、尾架、磨削机构、纵横走刀机构及驱动机构、机电控制系统组成。磨削机构是由主动轮（11）、张紧轮（12）、从动轮（13）、压带轮（14）构成。压带轮可以是一只，也可以是二只或多只，当压带轮为二只时，磨削是在二压带轮之间的砂带段进行的。
由于本发明提出了磨头展开方法及提出砂带磨削机构，解决了多年来螺旋曲面的精加工难题，完成了发明任务。
以下结合附图来详细说明本发明：
图1是砂带磨削精加工设备的实施例。
图2是砂带磨削机构的一个实施例。
图3是加工工件的实施例。
本发明精加工工件表面一般是空间螺旋曲面，磨削采用砂带磨削机构。磨头是砂带，磨削时是按工件表面空间曲面的形状展开，砂带磨头展开的参量：工件旋转速度n（转/分），工件导程T（毫米），磨头的纵向走刀量A（毫米/转），横向走刀步进电机转速B（转/分），这四个参量n、T、A、B符合关系B＝n±（A/T）×n。砂带磨削机构是一个自封闭的循环转动的砂带磨头，砂带工作时线速度为10～30米/秒，砂带的张紧力为2～10公斤/厘米。
本发明的主要工艺装备是一种专用砂带磨削机床（图1）。其中有床身[1]，可同时驱动主轴及纵向走刀的主电机[2]，它可以是一台大功率步进电机或交直流变速电机，驱动横向走刀机构的是小功率步进电机[3]，五轮砂带磨头[4]，为了使工件旋转速度信号能进入计算机进行运算及控制，在主轴后端装有一信号发生器[5]，它由光电盘和光电信号源组成，它所产生的信号与工件转速（即主轴转速）保持同步，计算机将输入信号运算处理后，控制横向走刀速度。
五轮砂带磨头（图2），有主动轮[11]，张紧轮[12]，从动轮[13]，压带轮[14]组成，砂带[15]包在主动轮[11]，从动轮[13]，二个压带轮[14]的外表面，由张紧轮[12]压紧并由棘轮机构[16]来调整砂
带的张紧力。主动轮由交流电动机驱动，二个压带轮之间砂带作为磨削工件的磨削刃带。
实施应用例如：
Vsin（nw）-Xcos（nw）＝R [-arctg（R/2e）≤w≤arctg（R/2e）]
Z＝（nw/2π）×T [π-arctg（R/2e）≤w≤π+arctg（R/2e）]
[Y-2ecos（nw）]2+[X-2esin（nw）]2＝R2[arctg（R/2e）≤w≤π-arctg（R/2e）]
Z＝（nw/2π）×T [π+arctg（R/2e）≤w≤2π-arctg（R/2e）]
n＝1.2.3… T＝600 e＝7 R＝19
对于以上方程的工件（图3），采用了三维加工方式，一是工件的旋转运动，二是磨削机构的纵向进给运动和横向往复运动。往复运动速度为纵向进给运动和工件旋转运动速度的矢量和，从宏观来看，纵向进给每走过一个导程，往复运动比旋转运动减少或增加一次（视走刀方向和工件螺旋方向而定）。
试验实践证明，采用上述工艺及设备，经磨削精加工后的工件质量好，尺寸精度和形位精度可达GB1800-79中ITB-IT7，表面粗糙度可达RR＝0.2～0.8微米。
Claims (3)
1、一种工件表面为空间螺旋曲面的磨削精加工方法，磨削采用砂带磨削机构，磨头是砂带磨头，砂带磨削时运动轨迹是按工件表面的曲面形状展开，其特征是砂带磨头展开的参量：工件旋转速度n(转/分)，工件螺旋曲面导程T(毫米)，磨头的纵向走刀量A(毫米/转)，横向走刀步进电机转速B(转/分)，这四个参量符合关系式B=n±(A/T)×n。
2、一种工件表面为空间螺旋曲面的磨削精加工设备，由床身、主轴、尾架、磨削机构、纵横向走刀机构及驱动机构、机电控制系统组成，其特征是加工设备有砂带磨削机构，砂带磨削机构是由主动轮（11）、张紧轮（12）、从动轮（13）、压带轮（14）构成，砂带（15）包在主动轮（11）、从动轮（13）二个压带轮（14）的外表面，由张紧轮（12）压紧。
3、由权利要求2所述的空间螺旋曲面的精加工设备，其特征是砂带磨削机构的横向走刀系统由机床主轴上光电信号源发出同步信号，经计算机处理后指令并控制横向走刀步进电机的转速。
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| CN 91108213 CN1024327C (zh) | 1991-10-26 | 1991-10-26 | 空间螺旋曲面的精加工方法及设备 |
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- 1991-10-26 CN CN 91108213 patent/CN1024327C/zh not_active Expired - Fee Related
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