CN102717319A - 一种工装及其磨加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磨加工产品的专用工装。其包括由多个工位一体固连的芯轴，上述工位为沿芯轴轴向分布且沿芯轴径向延伸的外径逐次递减的圆柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、修整砂轮装夹工位、修整砂轮锁紧工位、砂轮退刀工位、产品装夹工位、产品锁紧工位。本发明还涉及上述工装的磨加工方法，采用本发明的方法加工薄壁环产品，具有复位精度高、稳定，使用寿命长的特点。且装卸产品方便，可显著提高产品一次合格率和加工效能，较好的满足高精度薄壁环产品批量磨削加工的精度要求。

Description

一种工装及其磨加工方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备上的工装，尤其是一种薄壁环（套、筒、缸）的磨加工工装，特别是一种硬质合金薄壁环（套、筒、缸）的磨加工工装。本发明还涉及采用这种工装进行磨加工的方法。

背景技术

在机械加工中，通常将壁厚与直径（外环直径）之比小于1/6的环状（套、筒、缸）类零件称为薄壁零件。薄壁环的机械加工方法中，为了获得较高的尺寸和形位公差要求，如内外环的同轴度≤0.008mm，表面粗糙度≤Ra0.2，通常是采用磨床加工。为保证产品的径向跳动，通常采用两端顶尖定位的微锥芯轴穿薄壁产品内环，利用锥面胀紧原理将产品紧固在芯轴上，进行产品外圆磨加工。但是这种常规磨加工薄壁环产品的方法具有如下缺点：

（1）微锥芯轴两端是由顶尖顶住芯轴的中心孔，在加工一定数量的产品后微锥芯轴的中心孔磨损很大，极易产生跳动，从而影响工装的复位精度，加工的产品径向跳动会受到影响，跳动公差达不到图纸要求。并且微锥芯轴消耗大，成本高。

（2）微锥芯轴外圆锥度为1:6000，150mm长的微锥芯轴其最大径与最小径之差仅为0.03mm。为保证产品的径跳公差，该芯轴一次只能装夹一件产品，而且每一件产品不是在微锥芯轴的同一位置，只有靠人工调节，这样便减低了加工效率。

（3）产品穿微锥芯轴加工时，为了实现薄壁环的内环和芯轴的自然紧固，内环和芯轴必须紧密贴合，使内环周边直角处产生应力集中，在磨加工产品外圆的冲击力的作用下，内环的直角边很容易产生掉边，从而产生废品，并且破裂时崩缺的边角料容易对操作者产生伤害。

（4）磨加工的操作中，需对金刚石砂轮修整。修整步骤是先卸下微锥芯轴，再装上碳化硅砂轮修整金刚石砂轮，并移动了事先固定好的尾座。但这样的砂轮修整步骤，既增加修整时间，又影响尾座顶尖的复位精度，并最终影响批量产品的同轴度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磨加工工装，以及采用专用工装进行磨加工的方法。采用这样的工装和磨加工方法，既可以保证批量产品具有较高的尺寸和形位公差要求，且产品加工效率高，加工成本低。

为解决上述技术问题，本发明的工装包括芯轴，所述芯轴沿轴向依次布置有沿径向延伸的且外径逐次递减的圆柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、磨削砂轮退刀工位、产品装夹工位、产品锁紧工位。

将上述具有多个工位的一体固连的工装按照下述方式进行薄壁产品的磨加工

（1）将芯轴的卡紧工位与磨床头架的背盘卡固；可以选择如下卡固方法，将卡紧工位的端面内凹的卡槽与背盘卡固，紧固螺钉穿入卡紧工位与背盘上的定位孔将二者紧固连接。再将背盘装入磨床的头架中。

（2）将待加工的薄壁产品内环套装在产品装夹工位，装夹工位的圆柱外径尺寸与产品内环尺寸为间隙配合，通过锁紧工位的锁紧部件从轴向将产品装夹工位上的产品锁紧；

（3）启动磨床的磨削砂轮，将产品外环磨削致所需工艺尺寸。

由于采用专用的工装，并将该工装直接与机床头架固连进行薄壁产品的磨加工方式，避免了工装与头架的装夹配合间隙，减少工装磨损，提高芯轴的使用寿命，还使工装的定位基准与磨床的定位基准一致和统一，定心精度高，解决了加工产品复位精度不高，影响产品一次合格率的问题。

此外由于产品装夹工位的工作面为圆柱形，装夹工位的外径与产品内环尺寸相适配，可将需要磨加工的多个薄壁环依次并排套入圆柱形工位上并通过锁紧工位上的锁紧部件将产品锁紧紧固，一次加工产品量较过去提高了3、4倍，极大提高了加工效能。而且由于采用圆柱工作面与薄壁环的内环套接的间隙配合和端面锁紧，在加工产品时，不会产生边角处崩缺的缺陷，产品的工序废品率得到了有效控制，提高了产品合格率。

更进一步的改进是，工装的卡固工位、修整砂轮退刀工位之间还依次布置有修整砂轮装夹工位、修整砂轮锁紧工位。磨削砂轮在加工一段时间薄壁产品后会产生磨损，需用硬度更高的碳化硅砂轮修正磨削砂轮。通过在工装上设计一个修整砂轮工位，当需要对金刚石磨削砂轮进行修整时，按照如下方法进行修整：

（1）停止磨削砂轮转动，将修整砂轮套装在修整砂轮装夹工位上，并通过修整砂轮锁紧工位上的锁紧部件从轴向对砂轮锁紧紧固，

（2）启动修整砂轮，对磨削砂轮修正至工艺要求，停止修整砂轮转动。

（3）将修整砂轮从修整砂轮装夹工位卸下。

采用上述修整步骤，即可在不卸工装的情况下随时对磨削砂轮进行修整，保证了产品的一致性和加工产品外圆的加工精度和表面粗糙度，还缩短了金刚石磨削砂轮的修正时间。

更进一步的改进是，所述产品锁紧工位、修整砂轮锁紧工位，可以是在相应的圆柱形的柱形工作面上设置有外螺纹。在磨削加工时，旋紧与螺纹相匹配的锁紧螺母，将产品或砂轮压紧，即可从轴向将工位上的产品或砂轮紧固压紧。

采用本发明工装，复位精度高、稳定，装卸产品方便，可显著提高产品一次合格率和加工效能，较好的满足高精度薄壁环产品批量磨削加工的精度要求。

附图说明

图1是现有技术微锥芯轴。

图2是本发明实施例工装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但不应将此理解为发明的上述主题的范围仅限于下述实施例。

图1所示为现有技术的微锥芯轴，微锥芯轴外圆锥度为1:6000。

如图2所示的本发明工装，包括一根由多个工位一体固连的芯轴，上述工位为沿芯轴轴向分布，且沿芯轴径向延伸的外径逐次递减的圆柱形工位；依次包括卡固工位1、修整砂轮装夹工位2、修整砂轮锁紧工位3、砂轮退刀工位4、产品装夹工位5、产品锁紧工位6。产品锁紧工位、修整砂轮锁紧工位在其柱形工作面上设置有外螺纹。

用本发明工装加工薄壁环产品，其内环直径为22mm，外环直径为25mm，高度为8mm，单边壁厚为1.5mm。

首先，将工装卡紧工位的端面卡槽7与磨床的背盘(图中未示出)卡固，用紧固螺钉穿过连接孔把卡紧工位与背盘固连。将产品内环套在产品装夹工位上，装夹工位的圆柱外径尺寸与产品内环尺寸为间隙配合（配合间隙0.01mm以内），由于装夹工位的长度L约为30mm，可一次性装夹4件产品，旋紧产品锁紧工位上的螺母，从侧面（端面）将装夹工位上的产品相互压紧。

启动磨床的金刚石磨削砂轮，对上述4件产品的外圆磨削加工至工艺尺寸，由于采用工装直接装在机床头架的锥度背盘上，使工装与头架固定并一起回转，即保证了工装的复位回转精度，又避免了加工中工装的磨损，每件工装可加工上万件产品，极大的降低了制造成本。加工出的产品径向跳动完全满足用户的要求。该产品在外圆磨工序的一次合格率达到99%以上，且未出现产品内环受力挤压破损现象。有了高精度的复位保证，外圆工装一次可装夹3~4件产品同时加工，与传统的微锥芯轴相比，提高劳动生产效率3倍以上。

在磨削过程中，根据需要对磨削砂轮按照如下步骤进行修正：

不卸下工装，停止金刚石磨削砂轮转动，在芯轴的修整砂轮装夹工位装上碳化硅修整砂轮，转动砂轮锁紧工位上的锁紧螺母，沿轴向将修整砂轮装夹工位上放置的修整砂轮压紧。启动修整砂轮，对磨削砂轮修正至工艺要求，停止修整砂轮转动。将修整砂轮从修整砂轮装夹工位卸下。

由于不卸下工装，即在固定位置装上碳化硅修整砂轮直接对磨损了的金刚石磨削砂轮进行修整，保证了被加工产品的一致性，其产品的径向跳动全部控制在0.012mm以内，表面粗糙度复合要求，产品品质稳定。试验证明，本发明工装适用于批量大、径跳要求高、尺寸公差小的薄壁环外圆磨削。

需要说明的是：虽然上述实施例已经详细描述了本发明的结构，但本发明并不限于上述实施例，凡是本领域技术人员从上述实施例中不经过创造性劳动就可以想到的替换结构，均属于本发明的保护范围。在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下，本发明可以具体化为其他具体的形式。因此本发明的实例可以认为在所有方面均是说明性和没有限制性的，由附加的权利要求所表明的本发明范围胜于上述说明书的范围，因此在其内涵和权利要求等效范围之内的所有变化均包含在其所要求保护的范围之中。

Claims (10)

1.一种工装，包括芯轴，其特征在于：所述芯轴沿轴向依次布置有沿径向延伸的且外径逐次递减的圆柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、磨削砂轮退刀工位、产品装夹工位、产品锁紧工位。

2.如权利要求1所述的工装，其特征在于：所述卡固工位、砂轮退刀工位之间还依次布置有修整砂轮装夹工位、修整砂轮锁紧工位。

3.如权利要求1或2所述的工装，其特征在于：所述卡紧工位上设置有连接孔。

4.如权利要求3所述的工装，其特征在于：所述卡紧工位的端面设置有内凹的卡槽。

5.如权利要求2所述的工装，其特征在于：所述产品锁紧工位，其在圆柱形的柱形工作面上设置有外螺纹；所述修整砂轮锁紧工位，其在圆柱形的柱形工作面上设置有外螺纹。

6.一种如权利要求1所述的工装用于磨床加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将芯轴的卡紧工位与磨床头架的背盘卡固；

（2）将薄壁产品内环套装在产品装夹工位，装夹工位的圆柱外径尺寸与产品内环尺寸为间隙配合，通过锁紧工位的锁紧部件从轴向将产品装夹工位上的产品锁紧；

（3）启动磨床的磨削砂轮，将产品外环磨削致所需工艺尺寸。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在磨削过程中，对磨削砂轮按照如下步骤进行修正：

（4）停止磨削砂轮转动，将修整砂轮套装入修整砂轮装夹工位上，并通过修整砂轮锁紧工位上的锁紧部件从轴向对砂轮锁紧紧固，

（5）启动修整砂轮，对磨削砂轮修正至工艺要求，停止修整砂轮转动；

（6）将修整砂轮从修整砂轮装夹工位卸下。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述卡紧工位通过如下步骤与背盘卡固：

（1-1）卡固工位的端面内凹的卡槽与背盘卡固，紧固螺钉穿入卡紧工位与背盘上的连接孔将二者紧固连接。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述产品锁紧工位按照如下方法锁紧产品装夹工位上的产品：

产品锁紧工位上圆柱形的柱形工作面上设置有外螺纹和与之相适配的螺母，转动螺母，沿轴向将产品装夹工位上放置的产品压紧。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述修整砂轮锁紧工位按照如下方法锁紧修整砂轮装夹工位上的砂轮：

修整砂轮锁紧工位上圆柱形的柱形工作面上设置有外螺纹和与之相适配的螺母，转动螺母，沿轴向将修整砂轮装夹工位上放置的修整砂轮压紧。

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