CN105619271B - 一种切割砂轮内孔加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切割砂轮内孔加工方法，先将安装有油石的珩磨头紧固安装于珩磨机主轴上，再把固定有砂轮毛坯的珩磨夹具套装于珩磨头上，并将珩磨夹具锁紧在珩磨机上保持不动，调整交叉网纹式珩磨运动行程，然后将珩磨完的砂轮用圆柱塞规检验，最后将砂轮超声清洗、干燥；其中，所述油石为金属结合剂金刚石油石或金属结合剂立方氮化硼油石。本发明在珩磨过程中，砂轮毛坯相对珩磨头是浮动装夹，易于定心，油石与内孔表面的接触面积大，珩磨压力可调，且相对运动速度低，应力集中小，变形小，因而能获得高的尺寸精度和圆度、低的表面粗糙度。

Description

一种切割砂轮内孔加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种切割砂轮内孔加工方法。
背景技术
高精度超薄超硬材料切割砂轮组织结构致密、厚度薄、精度高，具有自锐性好、切割锋利、切缝小、加工表面质量好等一系列优点，主要用于电子信息领域各种电子元器件及机械行业精密零部件的切断与开槽。由于砂轮毛坯成型还不能精确到所需要的尺寸精度，须由后序加工来保证。超薄超硬材料切割砂轮毛坯内孔的加工一般有内圆磨加工、电火花加工及传统的手工打磨加工方法。内圆磨加工砂轮毛坯内孔时，由于砂轮毛坯较薄，内孔受到应力作用大导致砂轮毛坯变形，并在内孔周边产生大量毛刺，影响砂轮毛坯内孔的精度；电火花加工解决了砂轮毛坯内孔加工时产生的变形现象，但是加工后内孔表面很粗糙，不能精确控制砂轮毛坯内孔精度，同时电火花加工效率较低；手工打磨加工劳动强度较高，生产效率低，砂轮易变形且砂轮内孔精度较差。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种切割砂轮内孔加工方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种切割砂轮内孔加工方法，包括以下步骤：
（1）将安装有油石的珩磨头紧固安装于珩磨机主轴上，所述油石为金属结合剂金刚石油石或金属结合剂立方氮化硼油石；
（2）将固定有砂轮毛坯的珩磨夹具套装于珩磨头上，并将珩磨夹具锁紧在珩磨机上保持不动；其中，砂轮毛坯叠加后的内孔孔深范围为5~30毫米；
（3）根据步骤（2）所述砂轮毛坯叠加后的内孔孔深来调整珩磨运动行程，通过珩磨机主轴带动珩磨头同时进行绕珩磨头轴向中心线的旋转以及沿砂轮毛坯内孔轴向方向的往复运动，珩磨头的旋转转速为300~700转/分，珩磨头的往复运动次数为50~100次/分；
（4）将步骤（3）珩磨后的砂轮内孔采用圆柱塞规检验尺寸精度，然后将砂轮超声清洗，最后干燥处理，即完成对砂轮毛坯的内孔加工。
优选地，步骤（1）所述金属结合剂金刚石油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：金刚石40%~50%，结合剂50%~60%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：锡粉35%~40%，二氧化铈 1.5%~3%，碳粉1%~1.5%，余量为铜粉。
优选地，步骤（1）所述金属结合剂立方氮化硼油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：立方氮化硼70%~80%，结合剂20%~30%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：锡粉20%~25%，二氧化铈 1.5%~3%，碳粉1%~1.5%，余量为铜粉。
优选地，所述金属结合剂金刚石油石的密度为5~8g/cm3；所述金刚石的粒度为170/200。
优选地，所述金属结合剂立方氮化硼油石的密度为9~12g/cm3；所述立方氮化硼粒度为200/230。
优选地，步骤（2）所述珩磨夹具包括上盖板和下盖板，所述上盖板由夹持部及安装部连接而成，所述夹持部为圆形板，且夹持部的圆心处设有第一通孔，所述安装部的数量为2个以上，且安装部沿夹持部的外圆周均匀排布，每个安装部上均设有若干用以紧固、安装的第二通孔；所述下盖板的形状及尺寸均与上盖板相同，上盖板与下盖板的位置上、下对应；每个安装部上均安装有螺栓，上盖板及下盖板通过螺栓紧固调节上盖板与下盖板之间的间距；第一通孔内插入有芯轴，所述芯轴为下端直径大于上部直径的阶梯轴，芯轴上部的直径与砂轮毛坯内孔的直径为间隙配合，芯轴下端直径尺寸与第一通孔的孔径为间隙配合，所述第一通孔的直径比砂轮毛坯内孔所需加工达到的最终直径大0.05~0.2毫米，芯轴的轴向长度大于夹有砂轮毛坯后上盖板与下盖板之间的间距。
优选地，所述安装部为长方形板，安装部的短边与夹持部的圆周相连接，所述夹持部及安装部为一体成型。
优选地，步骤（1）所述珩磨头的直径为12~80毫米，油石的数量为2~12个，珩磨头的直径及油石的数量均根据砂轮毛坯的内孔直径进行选择。
本发明针对目前高精度超薄超硬材料切割砂轮内孔加工精度差和加工效率低的问题，采用金属结合剂金刚石油石或金属结合剂立方氮化硼油石，将砂轮毛坯通过特制的珩磨夹具固定后装在珩磨机上进行加工，通过机床主轴带动油石进行与砂轮毛坯的相对旋转及往复运动，其磨削轨迹为交叉网纹式，来去除砂轮毛坯的内孔余量。在珩磨过程中，砂轮毛坯相对珩磨头是浮动装夹，易于定心，油石与内孔表面的接触面积大，珩磨压力可调，且相对运动速度低，应力集中小，变形小，因而能获得高的尺寸精度和圆度、低的表面粗糙度。所以，本发明既能提高砂轮毛坯内孔的加工精度，又可以保证砂轮毛坯不变形，同时提高砂轮的生产效率。
附图说明
图1是珩磨夹具的结构示意图；
图2是图1中芯轴的结构示意图；
图3是珩磨机上磨具与夹具连接处的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种切割砂轮内孔加工方法，包括以下步骤：
（1）将12个金属结合剂金刚石油石依次放入规格为D60mm的珩磨头中，油石的两端用橡胶圈固定，把安装有油石的珩磨头紧固安装于珩磨机主轴上；
（2）将内孔直径为59.90毫米的砂轮毛坯固定于珩磨夹具上，把固定有砂轮毛坯的珩磨夹具套装于珩磨头上，并将珩磨夹具锁紧在珩磨机上保持不动；其中，砂轮毛坯叠加后的内孔孔深为12毫米；
（3）调整珩磨头绕珩磨头轴向中心线的旋转转速为550转/分，珩磨头沿砂轮毛坯内孔轴向方向的往复次数为55次/分；
（4）将步骤（3）珩磨后的砂轮内孔采用圆柱塞规检验尺寸精度，然后将砂轮超声清洗，最后干燥处理，即完成对砂轮毛坯的内孔加工。
其中，步骤（1）所述金属结合剂金刚石油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：金刚石45%，结合剂55%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：铜粉60%，锡粉37%，二氧化铈 2%，碳粉1%。金刚石的粒度为170/200，金属结合剂金刚石油石的密度为6g/cm3。该金属结合剂金刚石油石的制备采用常规的粉末冶金工艺双向加压制得。
如图1和图2所示，上述珩磨夹具，包括上盖板9和下盖板4，上盖板9的上、下表面均为平面，所述上盖板9由夹持部1及安装部2连接并一体成型而成；所述夹持部1为圆形板，且夹持部1的圆心处设有1个第一通孔；所述安装部2为长方形板，且安装部2的短边与夹持部1的圆周相连接，所述安装部2为3个，且安装部2沿夹持部1的外圆周均匀排布；每个安装部2上均设有3个第二通孔3，每个安装部2上的3个第二通孔3沿安装部2的长边方向呈一列排布。所述下盖板4的形状及尺寸均与上盖板9相同，上盖板9与下盖板4的位置上、下对应，下盖板4的中心处设有与第一通孔上、下对应的第三通孔，下盖板4上设有与第二通孔3上、下对应的第四通孔5。上盖板9每个安装部2上最靠近第一通孔的第二通孔3内均设有内六角螺栓6，所述内六角螺栓6依次穿过第二通孔3及第四通孔5，并配合螺母紧固。第一通孔内插入有芯轴7，所述芯轴7为下端直径大于上部直径的阶梯轴，芯轴7上部的直径与待加工砂轮毛坯8内孔的直径为间隙配合，以使砂轮毛坯8可以从芯轴7的上端依次套装于芯轴7上，芯轴7下端直径尺寸与第一通孔及第三通孔的孔径均为间隙配合，这样芯轴7依次穿过第一通孔及第三通孔，并使待加工砂轮毛坯8与第一通孔及第二通孔保持同轴；所述第一通孔的直径比待加工砂轮毛坯8内孔所需加工达到的最终直径大0.05~0.2毫米，芯轴7的轴向长度大于夹有待加工砂轮毛坯8后上盖板9与下盖板4之间的间距。
珩磨机的主轴10上安装有珩磨头11，珩磨头11上均匀安装有12个用于珩磨的油石12，油石12的前后两端设有橡胶圈13，所述橡胶圈13套装于珩磨头11上，用以紧固油石12。珩磨夹具使用时，首先松开内六角螺栓6，将芯轴7插入第三通孔内，将砂轮毛坯8叠加放置于下盖板4上，且套设于芯轴7上，再将上盖板9套设于芯轴7上，旋紧内六角螺栓6紧固，将芯轴7从第一通孔及第三通孔中抽出，即完成将砂轮毛坯8固定于夹具中。然后，将固定有砂轮毛坯8的夹具安装于珩磨头11上，并将珩磨夹具与珩磨机锁紧固定，珩磨头11即可根据上述切割砂轮内孔加工方法对砂轮毛坯8进行内孔加工。
砂轮毛坯经过珩磨加工后，内孔的尺寸精度为 IT7/IT6/IT5、圆度为0.003mm、表面粗糙度为Ra0.8~Ra0.1。
实施例2
一种切割砂轮内孔加工方法，包括以下步骤：
（1）将8个金属结合剂立方氮化硼油石依次放入规格为D50mm的珩磨头中，油石的两端用橡胶圈固定，把安装有油石的珩磨头紧固安装于珩磨机主轴上；
（2）将内孔直径为49.88毫米的砂轮毛坯固定于珩磨夹具上，把固定有砂轮毛坯的珩磨夹具套装于珩磨头上，并将珩磨夹具锁紧在珩磨机上保持不动；其中，砂轮毛坯叠加后的内孔孔深范围为18毫米；
（3）调整珩磨头的转速为700转/分，珩磨头的往复次数为60次/分；
（4）将步骤（3）珩磨后的砂轮内孔采用圆柱塞规检验尺寸精度，然后将砂轮超声清洗，最后干燥处理，即完成对砂轮毛坯的内孔加工。使用的塞规公差等级为IT7。
其中，步骤（1）所述金属结合剂立方氮化硼油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：立方氮化硼75%，结合剂25%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：铜粉75%，锡粉22%，二氧化铈 2%，碳粉1%。所述金属结合剂立方氮化硼油石的密度为10g/cm3；所述立方氮化硼粒度为200/230。该金属结合剂金刚石油石的制备采用常规的粉末冶金工艺双向加压制得。
砂轮毛坯经过珩磨加工后，内孔的尺寸精度为IT7/IT6/IT5 、圆度为0.003mm、表面粗糙度为Ra0.8~Ra0.1。

Claims (7)

1.一种切割砂轮内孔加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将安装有油石的珩磨头紧固安装于珩磨机主轴上，所述油石为金属结合剂金刚石油石或金属结合剂立方氮化硼油石；
（2）将固定有砂轮毛坯的珩磨夹具套装于珩磨头上，并将珩磨夹具锁紧在珩磨机上保持不动；其中，砂轮毛坯叠加后的内孔孔深范围为5~30毫米；
（3）根据步骤（2）所述砂轮毛坯叠加后的内孔孔深来调整珩磨运动行程，通过珩磨机主轴带动珩磨头同时进行绕珩磨头轴向中心线的旋转以及沿砂轮毛坯内孔轴向方向的往复运动，珩磨头的旋转转速为300~700转/分，珩磨头的往复运动次数为50~100次/分；
（4）将步骤（3）珩磨后的砂轮内孔采用圆柱塞规检验尺寸精度，然后将砂轮超声清洗，最后干燥处理，即完成对砂轮毛坯的内孔加工；
其中，步骤（2）所述珩磨夹具包括上盖板和下盖板，所述上盖板由夹持部及安装部连接而成，所述夹持部为圆形板，且夹持部的圆心处设有第一通孔，所述安装部的数量为2个以上，且安装部沿夹持部的外圆周均匀排布，每个安装部上均设有若干用以紧固、安装的第二通孔；所述下盖板的形状及尺寸均与上盖板相同，上盖板与下盖板的位置上、下对应；每个安装部上均安装有螺栓，上盖板及下盖板通过螺栓紧固调节上盖板与下盖板之间的间距；第一通孔内插入有芯轴，所述芯轴为下端直径大于上部直径的阶梯轴，芯轴上部的直径与砂轮毛坯内孔的直径为间隙配合，芯轴下端直径尺寸与第一通孔的孔径为间隙配合，所述第一通孔的直径比砂轮毛坯内孔所需加工达到的最终直径大0.05~0.2毫米，芯轴的轴向长度大于夹有砂轮毛坯后上盖板与下盖板之间的间距。
2.根据权利要求1所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：步骤（1）所述金属结合剂金刚石油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：金刚石40%~50%，结合剂50%~60%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：锡粉35%~40%，二氧化铈 1.5%~3%，碳粉1%~1.5%，余量为铜粉。
3.根据权利要求1所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：步骤（1）所述金属结合剂立方氮化硼油石由按重量百分比计量的以下组分制备而成：立方氮化硼70%~80%，结合剂20%~30%，所述结合剂由按重量百分比计量的以下组分组成：锡粉20%~25%，二氧化铈 1.5%~3%，碳粉1%~1.5%，余量为铜粉。
4.根据权利要求2所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：所述金属结合剂金刚石油石的密度为5~8g/cm3；所述金刚石的粒度为170/200。
5.根据权利要求3所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：所述金属结合剂立方氮化硼油石的密度为9~12g/cm3；所述立方氮化硼粒度为200/230。
6.根据权利要求1所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：所述安装部为长方形板，安装部的短边与夹持部的圆周相连接，所述夹持部及安装部为一体成型。
7.根据权利要求1所述的切割砂轮内孔加工方法，其特征在于：步骤（1）所述珩磨头的直径为12~80毫米，油石的数量为2~12个，珩磨头的直径及油石的数量均根据砂轮毛坯的内孔直径进行选择。
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