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一种球头销球头磨削加工方法及装置 Download PDF

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本发明涉及一种球头销球头磨削加工方法及装置，本发明的方法是利用半径与待加工球头销半径相等的内凹圆弧形轮廓线的砂轮对球头销进行磨削加工，本发明所采用的装置包括绕自身轴线旋转的用于安装待加工球头销的工件轴和绕自身轴线旋转的用于安装磨削用砂轮的砂轮轴、用于驱动所述工件轴与砂轮轴相向运动或相背运动而具有磨削加工状态和等待状态的进给驱动机构，所述砂轮是以半径与待加工球头销的球头半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮轴线旋转一周而成的回转体。本发明具有加工精度高、便于拆装，加工效率高的优点。

Description

一种球头销球头磨削加工方法及装置
技术领域
本发明涉及球头销球头加工技术领域，尤其涉及一种球头销球头磨削加工方法及装置。
背景技术
球头销广泛应用于汽车、摩托车等的转向系统中，承受拉、压、剪、扭和冲击等多种载荷作用，因此对其疲劳强度和冲击韧性要求较高。通常球头销的材料为合金钢40Cr，经淬火处理，淬火处理后其表面硬度一般为HRC53～58。使用时，球头销不允许有裂纹、刮伤、凹痕、锈蚀等现象，并且其圆弧过渡处不允许有尖角毛刺等，然而淬火后的球头表面的氧化皮难以去除。现有技术中，对于小型球头销通常采用专用的振动光饰机去除其表面的氧化层。振动光饰机主要是通过振动电机高速运转产生的激振力，并通过弹簧作用使上方的光饰加工容器内的光饰磨块与待加工球头销产生规律性的相对运动，相互挤压摩擦，去除球头销表面的氧化层，为保证光饰效果，往往还添加有光饰液，经过光饰加工后，需要将被加工的球头销与光饰磨块分开。因此采用振动光饰机去除球头销表面氧化层，成本高、效率低。
发明内容
本发明的目的是提出一种简单高效的去除球头销表面氧化层的球头销球头磨削加工方法。本发明还提供一种专用于上述磨削加工方法的球头销磨削加工装置。
为解决上述问题，本发明中球头销球头磨削加工方法采用的技术方案是：
一种球头销球头磨削加工方法，启动加工装置，工件轴带动其上安装的待加工球头销高速旋转，砂轮轴带动其上安装的用于磨削加工的砂轮高速旋转，砂轮为以半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮中心线旋转一周而成的回转体，工件轴与砂轮轴朝着球头销球头的球心与砂轮圆弧形轮廓线的圆心趋向重合的方向相向运动而使砂轮对球头销的球头磨削加工，直至球头销球头的球面与砂轮上的圆弧形轮廓线的圆弧面重合而完成磨削。
还包括在对球头销球头磨削加工前或磨削加工后的修整砂轮圆弧形轮廓线的步骤：
1）调整回转砂轮修整器上的金刚笔的笔尖位置，使金刚笔笔尖位置距其回转中心的距离与待修整的砂轮的圆弧形轮廓线的圆弧面半径相等；
2）启动加工装置，砂轮轴带动其上安装的砂轮高速旋转，手动摆动回转砂轮修整器上的把手，带动金刚笔的笔尖绕其回转中心摆动对砂轮的圆弧形轮廓线进行修整加工。
所述内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线。
本发明中球头销球头磨削加工装置采用的技术方案是：
一种球头销球头磨削加工装置，包括在相应驱动机构驱动下绕自身轴线旋转的用于安装待加工球头销的工件轴和在相应驱动机构驱动下绕自身轴线旋转的用于安装磨削用砂轮的砂轮轴，用于驱动所述工件轴与砂轮轴相向运动或相背运动而具有磨削加工状态和等待状态的进给驱动机构，所述砂轮为以半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮中心线旋转一周而成的回转体。
所述加工装置为具有用于驱动工件轴和砂轮轴旋转的驱动机构和用于驱动工件轴和砂轮轴相向运动或相背运动的进给驱动机构的磨床。
所述工件轴上可拆连接有用于装夹待加工球头销的夹具，所述夹具一端与工件轴螺纹连接，另一端开设有用于安装待加工球头销的安装孔，与所述安装孔中心线垂直方向上开设有与安装孔垂直连通的、用于安装顶紧待加工球头销的紧定螺钉的螺钉孔。
所述安装孔为盲孔。
还包括用于对砂轮的内凹圆弧线形轮廓线修整的回转砂轮修整器，所述回转砂轮修整器包括用于修整砂轮圆弧形轮廓线的金刚笔和驱动所述金刚笔绕其回转中心摆动的手柄。
所述内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线。
本发明提出的球头销球头磨削加工方法及装置，驱动工件轴与砂轮轴使待加工球头销与砂轮相向运动，砂轮与待加工球头销高速旋转而使砂轮对球头销球头进行磨削加工，砂轮具有半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线形轮廓线，磨削至球头销球头的球面与砂轮的圆弧形轮廓线重合即完成磨削加工。本发明利用具有半径与待加工球头销半径相等的内凹圆弧轮廓线的砂轮对球头销进行磨削加工，加工精度高，保证球头销的磨削质量，便于拆装，加工效率高。
进一步的，根据砂轮材质和所加工球头销的磨削余量，采用回转砂轮修整器对砂轮的轮廓线进行修整，保证加工质量。
进一步的，采用现有磨床作为加工装置，减少设备投入成本。
进一步的，通过专用夹具将待加工球头销可拆连接在工件轴上，便于球头销的加工定位和拆装，更进一步提高了加工精度，提高了工作效率。
进一步的，安装孔设置为盲孔便于在装卡时对球头销进行轴向定位，提高加工精度和生产效率。
附图说明
图1是本发明中球头销球头磨削加工装置实施例的结构示意图；
图2是图1中砂轮修整状态1的结构示意图； 
图3是图1中砂轮修整状态2的结构示意图；
图4是图1中砂轮修整状态3的结构示意图。
具体实施方式
本发明中球头销球头磨削加工装置的实施例如图1所示，加工装置为磨床，包括轴线沿左右方向延伸的工件轴1和砂轮轴6，工件轴1和砂轮轴6在相应驱动机构驱动下可各自绕自身轴线转动，还包括用于驱动砂轮轴6沿左右方向运动的进给驱动机构和用于驱动工件轴1沿前后方向运动的进给机构，工件轴1上开设有沿其轴向延伸的螺纹孔，通过该螺纹孔螺纹连接有用于装夹待加工球头销4的夹具2，所述夹具2左端安装在所述螺纹孔内并与之螺纹连接，右端开设有用于安装待加工球头销4的安装孔，所述安装孔为盲孔，与安装孔中心线垂直方向上开设有与安装孔垂直连通的、用于安装压紧固定待加工球头销4的紧定螺钉3的螺纹孔，所述砂轮轴6上安装有砂轮5，所述砂轮5为以半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮中心线旋转一周而成的回转体，内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线。
所述砂轮的内凹圆弧轮廓线可使用回转砂轮修整器7进行修整，如图2～4所示，所述回转砂轮修整器7包括用于对砂轮进行修整的金刚笔8和用于驱动金刚笔8绕其回转中心摆动的手柄9。
本实施例采用磨床作为加工装置对球头销进行磨削加工，在本发明的其他实施例中还可采用具有用于安装待加工球头销的工件轴和用于安装砂轮的砂轮轴的加工中心。
在本实施例中工件轴与砂轮轴的轴线平行设置，在其他实施例中也可使工件轴与砂轮轴的轴线垂直设置或以其他任意角度设置。
在本实施例中待加工球头销通过夹具可拆连接在工件轴上，在其他实施例中也可在工件轴上开设安装孔，将球头销安装在工件轴安装孔内，并采用紧定螺钉固定。
在本实施例中安装孔设置为盲孔，在其他实施例中也可将其设置为通孔。
在本实施例中作为砂轮母线的内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线，在其他实施例中也可以是与待磨削球头销球头相适配的其他形状的轮廓线。
本发明中球头销磨削加工方法实施例的具体实施方式为：启动磨床，通过夹具2固定有待加工球头销的工件轴1带动球头销高速旋转，安装有母线为半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线的砂轮5的砂轮轴6带动砂轮高速旋转，内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线，同时，砂轮轴沿其轴线方向向靠近工件轴一侧运动，直至使砂轮5随砂轮轴移动到待加工球头销4处，工件轴带动待加工球头销向靠近砂轮的轮廓线进给运动，高速旋转的砂轮5对待加工球头销4进行磨削加工，直至将球头销球头的球面与砂轮的内凹圆弧形轮廓线重合即表示球头销球头的球面半径达到所需值。磨削结束后，砂轮轴6带动砂轮向远离待加工球头销4一侧退回，等待下一次磨削加工。
磨削结束后，当需要拆下球头销时，只需松开紧定螺钉3即可。
当砂轮磨削数个球头销后，需要对砂轮的内凹圆弧形轮廓线进行修整，采用回转砂轮修整器进行修整，（a）调节金刚笔笔尖位置，使金刚笔笔尖与其回转中心之间的距离等于待加工球头销4的球头的半径；（b）手动摆动手柄9，驱动金刚笔8绕其回转中心摆动对砂轮的轮廓线进行修整加工。
图中各箭头分别表示工件轴、砂轮轴、金刚笔及手柄的旋转方向、进给方向或摆动方向。
在上述加工方法的实施例中，包括采用金刚笔修整砂轮的步骤，这是由于对多个球头销进行磨削加工时，砂轮长时间使用后，磨削下来的金属和砂轮微小颗粒会堵在砂轮表面而影响砂轮自锐性、甚至影响磨削质量，所以需要根据磨削要求对砂轮进行修整。而其修整间隔可根据磨削要求的不同进行选择，如可以磨削五个或十个一修，而在光磨（不进给）情况下，可在磨削加工数十个以后才对砂轮进行修整。 

Claims (9)

1.一种球头销球头磨削加工方法，其特征在于：启动加工装置，工件轴带动其上安装的待加工球头销高速旋转，砂轮轴带动其上安装的用于磨削加工的砂轮高速旋转，砂轮为以半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮中心线旋转一周而成的回转体，工件轴与砂轮轴朝着球头销球头的球心与砂轮圆弧形轮廓线的圆心趋向重合的方向相向运动而使砂轮对球头销的球头磨削加工，直至球头销球头的球面与砂轮上的圆弧形轮廓线的圆弧面重合而完成磨削。
2.根据权利要求1所述的球头销球头磨削加工方法，其特征在于：还包括在对球头销球头磨削加工前或磨削加工后的修整砂轮圆弧形轮廓线的步骤，
1）调整回转砂轮修整器上的金刚笔的笔尖位置，使金刚笔笔尖位置距其回转中心的距离与待修整的砂轮的圆弧形轮廓线的圆弧面半径相等；
2）启动加工装置，砂轮轴带动其上安装的砂轮高速旋转，手动摆动回转砂轮修整器上的把手，带动金刚笔的笔尖绕其回转中心摆动对砂轮的圆弧形轮廓线进行修整加工。
3.根据权利要求1或2所述的球头销球头磨削加工方法，其特征在于：所述内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线。
4.一种球头销球头磨削加工装置，其特征在于：包括在相应驱动机构驱动下绕自身轴线旋转的用于安装待加工球头销的工件轴和在相应驱动机构驱动下绕自身轴线旋转的用于安装磨削用砂轮的砂轮轴，用于驱动所述工件轴与砂轮轴相向运动或相背运动而具有磨削加工状态和等待状态的进给驱动机构，所述砂轮为以半径与待加工球头销球头的球面半径相等的内凹圆弧线为母线绕砂轮中心线旋转一周而成的回转体。
5.根据权利要求4所述的球头销球头磨削加工装置，其特征在于：所述加工装置为具有用于驱动工件轴和砂轮轴旋转的驱动机构和用于驱动工件轴和砂轮轴相向运动或相背运动的进给驱动机构的磨床。
6.根据权利要求5所述的球头销球头磨削加工装置，其特征在于：所述工件轴上可拆连接有用于装夹待加工球头销的夹具，所述夹具一端与工件轴螺纹连接，另一端开设有用于安装待加工球头销的安装孔，与所述安装孔中心线垂直方向上开设有与安装孔垂直连通的、用于安装顶紧待加工球头销的紧定螺钉的螺钉孔。
7.根据权利要求6所述的球头销球头磨削加工装置，其特征在于：所述安装孔为盲孔。
8.根据权利要求4～7中任意一项所述的球头销球头磨削加工装置，其特征在于：还包括用于对砂轮的内凹圆弧线形轮廓线修整的回转砂轮修整器，所述回转砂轮修整器包括用于修整砂轮圆弧形轮廓线的金刚笔和驱动所述金刚笔绕其回转中心摆动的手柄。
9.根据权利要求8所述的球头销球头磨削加工装置，其特征在于：所述内凹圆弧线为圆心角为90度的圆弧线。
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