CN105834839A - 磨削双角度榫齿对表件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨削双角度榫齿对表件的方法，包括以下步骤：a、在待磨削对表件的底部中心位置固装工艺球，以使工艺球球心与待磨削对表件的相对位置固定，并以工艺球的球心作为待磨削对表件本体的加工和测量的基准点；b、依据基准点调整待磨削对表件的角度，使待磨削对表件的一组双角度面中的两个角度平面分别处于水平面，并进行表面打表测量和磨削加工；c、重复步骤b处理相对的另一组双角度面；d、获得成型的双角度榫齿对表件。提高了双角度榫齿对表件的尺寸精度和一次交付合格率，缩短加工周期，也节约了大量生产经费。

Description

磨削双角度榫齿对表件的方法

技术领域

本发明涉及航空发动机加工技术领域，特别地，涉及一种磨削双角度榫齿对表件的方法。

背景技术

图4所示为需要磨削的双角度榫齿对表件的结构示意图，图5是图4的C-C剖视图。如图5所示，C-C旋转剖面位置垂直于本体中心。C-C旋转剖面与榫齿中心线成98°30′的角度，与发动机轴线成105°30′的角度，垂直剖面方向有一4°10′9″角度面，在角度面上有一交点尺寸距航空发动机主轴轴线87.5709mm，即对表件榫齿中心相对于对表件本体轴向中心和发动机轴线形成一个双角度，是4°10′9″和8°30′的组合角度，而要求加工角度面上的交点尺寸公差在±0.005以内，并且该交点与轴线的距离为空间位置，这样给加工和测量增添了难度。

现有加工过程中，一般是通过精密虎钳先调整好一个角度，然后通过修整成型砂轮方法进行磨削，但在磨削过程中，操作者无法自身测量加工余量，使得对加工尺寸无法把握，容易造成零件的超差报废。

由于粗、精磨，乃至成检都必须借助计量室三坐标测量出具的测量结果，测量时要求准确把握测量基准和各测量尺寸角度面的转换，因此三坐标的测量一旦出现人为或机械上的失误，将直接导致零件的报废；加工过程中要求送三次三坐标检测，增加了加工成本和制造周期，加工过程中又无法控制加工余量。如何凭借加工过程中自身的测量条件进行现场测量，并加工双角度榫齿对表件，成为必须攻克的一道难关。

发明内容

本发明提供了一种磨削双角度榫齿对表件的方法，以解决现有双角度榫齿对表件加工方法，无法在加工过程中无法实时测量加工余量，使得加工尺寸无法把握而造成超差报废；而通过三坐标检测需要在加工过程中随时送检，容易造成检测失误；而频发的送检导致加工成本和加工周期的增加的技术问题。

本发明提供一种磨削双角度榫齿对表件的方法，包括以下步骤：a、在待磨削对表件的底部中心位置固装工艺球，以使工艺球球心与待磨削对表件的相对位置固定，并以工艺球的球心作为待磨削对表件本体的加工和测量的基准点；b、依据基准点调整待磨削对表件的角度，使待磨削对表件的一组双角度面中的两个角度平面分别处于水平面，并进行表面打表测量和磨削加工；c、重复步骤b处理相对的另一组双角度面；d、获得成型的双角度榫齿对表件。

进一步地，步骤a的工艺球安装，具体实施方式为：将工艺球固装于待磨削对表件的底部，修磨待磨削对表件的本体四面，保证本体平面度小于0.002mm、平行度小于0.002mm和垂直度小于0.003mm，并保证工艺球的球心处于待磨削对表件的本体中心线上。

进一步地，步骤a后增加步骤：对称磨削待磨削对表件的榫齿部分。

进一步地，步骤a的工艺球安装，具体实施方式为：在待磨削对表件的榫齿尾部钻一与工艺球的连接轴相同大小的零件孔，并将零件孔的孔端面磨平，以使孔端面与零件孔垂直；通过工艺球的连接轴与零件孔的过盈配合连接，工艺球的连接轴上带有台阶端面，台阶端面与零件孔的孔端面接触，以限制工艺球的径向移动，固定工艺球的径向移动位置。

进一步地，步骤b中，待磨削对表件的双角度面加工的具体实施方式为：以待磨削对表件本体上的工艺球球心为基准，经过第一正弦磁台和第二正弦磁台分别对待磨削对表件进行两次角度变化，使待磨削对表件的一组双角度面的两个角度平面分别处于水平；第一次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第一角度平面处于水平；第二次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第二角度平面处于水平。

进一步地，待磨削对表件的双角度面与工艺球球心的高度差值之间具有以下关系式：

X＝Y×Sinθ-R (1)

Y＝L+76.6mm (2)

其中，X为双角度面到工艺球最高点的距离；Y为榫齿基准线到工艺球球心的距离与榫齿基准线到航空发动机主轴轴线的距离之和；榫齿基准线处于待磨削对表件的末端榫齿位置并与航空发动机主轴平行，以作为待磨削对表件与发动机相对位置关系的位置基准；L为榫齿基准线到工艺球球心的距离；R为工艺球半径；θ为双角度面相对于待磨削对表件中轴线的偏转角度。

进一步地，θ为4°10′9″，通过第一正弦磁台将待磨削对表件的4°10′9″角度调整好；双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线成8°30′的夹角，通过第二正弦磁台将待磨削对表件调整8°30′，以消除双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线之间的夹角；使加工的双角度面分别与测量平板之间构成相互之间的平行面。

进一步地，双角度面与工艺球的最高点形成高度差X；通过测量工艺球球心与榫齿基准线的实际值L，并加上榫齿基准线到航空发动机主轴轴线的距离76.6mm，即得到工艺球至轴线的实际总长值Y，通过三角函数关系计算得出工艺球最高点与待磨削对表件的双角度面的高度差后，即可以进行打表测量，通过打表测量数值控制磨削加工余量，以避免磨削加工过程中的来回转工和委托测量工序。

进一步地，步骤b的具体实施步骤为：将双角度面上与待磨削对表件的榫齿部分的中心线成8°30′的角度平面用精密虎钳调平进行去余量加工，粗磨进刀量控制在0.01mm-0.015mm，加工至剩余磨量0.05mm-0.08mm，再加工双角度面上与待磨削对表件的中轴线成4°10′9″的角度平面，此时4°10′9″的角度平面留有磨量，以减小磨削4°10′9″的角度平面时造成烧伤和退火的几率。

进一步地，步骤还包括：测量工艺球球心与榫齿基准线的实际值，计算处理轮工艺球高点至双角度面的高度差值作为磨削双角度面的参考测量；精密虎钳调整好8°30′角度后磨削4°10′9″角度平面，每次进刀控制在0.002mm-0.005mm，并随时在平台上进行现场测量，以获取实时的磨量和进刀余量；多次磨削直至磨削到计算值尺寸，并在平台上检测合格；双角度榫齿对表件成品送计量三坐标复查，测量与平台上检测结果吻合，双角度榫齿对表件成品制造合格。

本发明具有以下有益效果：

本发明磨削双角度榫齿对表件的方法，通过在双角度榫齿对表件的底部中心加装工艺球的方式，使双角度榫齿对表件本体具有一个恒定的基准点，不论双角度榫齿对表件的角度如何调整都可以参照该基准点；依据基准点，对双角度榫齿对表件进行角度控制，在进行双角度榫齿对表件的双角度面进行加工的同时能够实时对加工面进行测量，从而保证有足够的加工余量，防止双角度榫齿对表件的超差报废。大大提高了双角度榫齿对表件的尺寸精度和一次交付合格率，把加工周期缩短了三倍以上。同时由于双角度榫齿对表件在磨削过程中不要重复送三坐标计量，也节约了大量生产经费。双角度榫齿对表件的加工和测量方法也为以后相似类型的双角度对表件的加工提供了经验。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的磨削双角度榫齿对表件的方法的步骤框图；

图2是本发明优选实施例的带工艺球的对表件的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的对表件角度调整状态的结构示意图；

图4是现有双角度榫齿对表件的俯视结构示意图；

图5是图4的C-C剖视图。

图例说明：

1、工艺球；2、榫齿基准线；3、第一正弦磁台或第二正弦磁台；4、航空发动机主轴轴线；5、榫齿部分的中心线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的磨削双角度榫齿对表件的方法的步骤框图；图2是本发明优选实施例的带工艺球的对表件的结构示意图；图3是本发明优选实施例的对表件角度调整状态的结构示意图。

如图1所示，本实施例的磨削双角度榫齿对表件的方法，包括以下步骤：a、在待磨削对表件的底部中心位置固装工艺球，以使工艺球球心与待磨削对表件的相对位置固定，并以工艺球的球心作为待磨削对表件本体的加工和测量的基准点；b、依据基准点调整待磨削对表件的角度，使待磨削对表件的一组双角度面中的两个角度平面分别处于水平面，并进行表面打表测量和磨削加工；c、重复步骤b处理相对的另一组双角度面；d、获得成型的双角度榫齿对表件。本发明磨削双角度榫齿对表件的方法，通过在双角度榫齿对表件的底部中心加装工艺球的方式，使双角度榫齿对表件本体具有一个恒定的基准点，不论双角度榫齿对表件的角度如何调整都可以参照该基准点；依据基准点，对双角度榫齿对表件进行角度控制，在进行双角度榫齿对表件的双角度面进行加工的同时能够实时对加工面进行测量，从而保证有足够的加工余量，防止双角度榫齿对表件的超差报废。大大提高了双角度榫齿对表件的尺寸精度和一次交付合格率，把加工周期缩短了三倍以上。同时由于双角度榫齿对表件在磨削过程中不要重复送三坐标计量，也节约了大量生产经费。双角度榫齿对表件的加工和测量方法也为以后相似类型的双角度对表件的加工提供了经验。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤a的工艺球1安装，具体实施方式为：将工艺球1固装于待磨削对表件的底部，修磨待磨削对表件的本体四面，保证本体平面度小于0.002mm、平行度小于0.002mm和垂直度小于0.003mm，并保证工艺球1的球心处于待磨削对表件的本体中心线上。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤a后增加步骤：对称磨削待磨削对表件的榫齿部分。

如图2和图3所示，本实施例中，步骤a的工艺球安装，具体实施方式为：在待磨削对表件的榫齿尾部钻一与工艺球的连接轴相同大小的零件孔，并将零件孔的孔端面磨平，以使孔端面与零件孔垂直；通过工艺球的连接轴与零件孔的过盈配合连接，工艺球的连接轴上带有台阶端面，台阶端面与零件孔的孔端面接触，以限制工艺球的径向移动，固定工艺球的径向移动位置。

如图1和图3所示，本实施例中，步骤b中，待磨削对表件的双角度面加工的具体实施方式为：以待磨削对表件本体上的工艺球1球心为基准，经过第一正弦磁台3和第二正弦磁台3分别对待磨削对表件进行两次角度变化，使待磨削对表件的一组双角度面的两个角度平面分别处于水平；第一次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第一角度平面处于水平；第二次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第二角度平面处于水平。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，待磨削对表件的双角度面与工艺球1球心的高度差值之间具有以下关系式：

X＝Y×Sinθ-R (1)

Y＝L+76.6mm (2)

其中，X为双角度面到工艺球1最高点的距离；Y为榫齿基准线2到工艺球1球心的距离与榫齿基准线2到航空发动机主轴轴线4的距离之和；榫齿基准线处于待磨削对表件的末端榫齿位置并与航空发动机主轴平行，以作为待磨削对表件与发动机相对位置关系的位置基准；L为榫齿基准线2到工艺球1球心的距离；R为工艺球1半径；θ为双角度面相对于待磨削对表件中轴线的偏转角度。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，θ为4°10′9″，通过第一正弦磁台3将待磨削对表件的4°10′9″角度调整好；双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线5成8°30′的夹角，通过第二正弦磁台3将待磨削对表件调整8°30′，以消除双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线5之间的夹角；使加工的双角度面分别与测量平板之间构成相互之间的平行面。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，双角度面与工艺球1的最高点形成高度差X；通过测量工艺球1球心与榫齿基准线2的实际值L，并加上榫齿基准线2到航空发动机主轴轴线4的距离76.6mm，即得到工艺球1至轴线的实际总长值Y，通过三角函数关系计算得出工艺球1最高点与待磨削对表件的双角度面的高度差后，即可以进行打表测量，通过打表测量数值控制磨削加工余量，以避免磨削加工过程中的来回转工和委托测量工序。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，步骤c的具体实施步骤为：将双角度面上与待磨削对表件的榫齿部分的中心线5成8°30′的角度平面用精密虎钳调平进行去余量加工，粗磨进刀量控制在0.01mm-0.015mm，加工至剩余磨量0.05mm-0.08mm，再加工双角度面上与待磨削对表件的中轴线成4°10′9″的角度平面，此时4°10′9″的角度平面留有磨量，以减小磨削4°10′9″的角度平面时造成烧伤和退火的几率。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，步骤还包括：测量工艺球1球心与榫齿基准线2的实际值，计算处理轮工艺球1高点至双角度面的高度差值作为磨削双角度面的参考测量；精密虎钳调整好8°30′角度后磨削4°10′9″角度平面，每次进刀控制在0.002mm-0.005mm，并随时在平台上进行现场测量，以获取实时的磨量和进刀余量；多次磨削直至磨削到计算值尺寸，并在平台上检测合格；双角度榫齿对表件成品送计量三坐标复查，测量与平台上检测结果吻合，双角度榫齿对表件成品制造合格。

实施时，提供一种磨削双角度榫齿对表件的方法，在双角度榫齿对表件的本体底部中心位置增加一个工艺球1作为加工和测量基准。

加工的双角度面以本体为基准，经过一大一小两个正弦磁台两次角度变换调整后，交点尺寸已由一条线变成了一个面，该面与水平面平行，给定一个不轮如何旋转都不改变的基准(工艺球1)，并认为空间绝对值87.5709mmm和角度不变的情况下，计算出双角度面与该基准中心的高度差值(公式如下)，即可在平板上进行打表测量，于是在双角度榫齿对表件的本体底部中心位置增加一个工艺球1作为工艺和加工的基准，工艺球1的尺寸要求控制在±0.001mm以内。

计算公式：

X＝Y×Sin4°10′9″-R

Y＝L+76.6(基准线距轴线距离)

其中：X：测量面到工艺球最高点距离；

Y：基准线到工艺球中心距离与基准线距轴线距离之和；

L：基准线到工艺球中心距离；

R：工艺球半径；

通过大正弦磁台把对表件的4°10′9″角度调整好，再用小正弦磁台把8°30′角度调整好，并与大正弦磁台重叠，这时加工的双角度面与测量平板之间就形成一个平行面，如图3所示。而与工艺球1的最高点也形成一个高度差，通过测量工艺球1中心和榫齿基准线的实际值L，并加上基准线到轴线的距离76.6mm，即得到工艺球1至轴线的实际总长值Y，通过三角函数关系计算得出工艺球1最高点与对表件要加工的双角度面的高度差后，就可以非常直观的进行打表测量。通过打表测量的话，那以在现有的测量条件就完全可以自行测量，这样就避免来回转工、委托测量，而操作者在加工过程中也做到心中有数，能够有效的控制加工余量，提高工装合格率。

改进后的加工和测量方法大大提高了该榫齿对表件的尺寸精度和一次交付合格率，把加工周期缩短了三倍以上，以前该对表件一次投产5件，只能保证1-2件合格，现在合格率达100％。而每件对表件的生产成本在一万左右，同时由于对表件在磨削过程中不要重复送三坐标计量，也节约了大量生产经费。该对表件的加工和测量方法也为以后相似类型的双角度对表件的加工提供了经验。

具体实施时，

安装工艺球1，修磨本体四面，保证本体平面度小于0.002mm、平行度小于0.002mm和垂直度小于0.003mm，并且保证工艺球1在本体中心位置，按照对称磨削好对表件榫齿部分；

将与榫齿中心线成8°30′的角度面用精密虎钳调平进行去余量加工，粗磨进刀量控制在0.01mm-0.015mm，允许加工至剩磨量0.05mm-0.08mm，再加工4°10′9″就会有磨量，且磨削该面时不易造成烧伤、退火等现象；

测量工艺球1中心与榫齿基准线的实际值，计算出理论工艺球1高点至双角度面的高度差值，供操作者磨削角度面参考测量；

精密虎钳调整好8°30′角度后磨削4°10′9″角度面，每次进刀控制在0.002mm-0.005mm，并随时可在平台上自行现场测量，以了解磨量的多少和进刀余量，多次磨削直至磨削到计算值尺寸，并在平台上检测合格；

成品对表件送计量三坐标复查，结果与自行测量结果完全吻合，对表件制造合格

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在待磨削对表件的底部中心位置固装工艺球，以使工艺球球心与待磨削对表件的相对位置固定，并以工艺球的球心作为待磨削对表件本体的加工和测量的基准点；

b、依据基准点调整待磨削对表件的角度，使待磨削对表件的一组双角度面中的两个角度平面分别处于水平面，并进行表面打表测量和磨削加工；

c、重复步骤b处理相对的另一组双角度面；

d、获得成型的双角度榫齿对表件。

2.根据权利要求1所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤a的工艺球安装，具体实施方式为：

将工艺球固装于待磨削对表件的底部，

修磨待磨削对表件的本体四面，保证本体平面度小于0.002mm、平行度小于0.002mm和垂直度小于0.003mm，并保证工艺球的球心处于待磨削对表件的本体中心线上。

3.根据权利要求2所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤a后增加步骤：对称磨削待磨削对表件的榫齿部分。

4.根据权利要求1所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤a的工艺球安装，具体实施方式为：

在待磨削对表件的榫齿尾部钻一与工艺球的连接轴相同大小的零件孔，并将零件孔的孔端面磨平，以使孔端面与零件孔垂直；

通过工艺球的连接轴与零件孔的过盈配合连接，工艺球的连接轴上带有台阶端面，台阶端面与零件孔的孔端面接触，以限制工艺球的径向移动，固定工艺球的径向移动位置。

5.根据权利要求1所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤b中，待磨削对表件的双角度面加工的具体实施方式为：

以待磨削对表件本体上的工艺球球心为基准，

经过第一正弦磁台和第二正弦磁台分别对待磨削对表件进行两次角度变化，使待磨削对表件的一组双角度面的两个角度平面分别处于水平；

第一次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第一角度平面处于水平；

第二次角度变换使待磨削对表件的双角度面的第二角度平面处于水平。

6.根据权利要求5所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

待磨削对表件的双角度面与工艺球球心的高度差值之间具有以下关系式：

X＝Y×Sinθ-R (1)

Y＝L+76.6mm (2)

其中，X为双角度面到工艺球最高点的距离；Y为榫齿基准线到工艺球球心的距离与榫齿基准线到航空发动机主轴轴线的距离之和；榫齿基准线处于待磨削对表件的末端榫齿位置并与航空发动机主轴平行，以作为待磨削对表件与发动机相对位置关系的位置基准；L为榫齿基准线到工艺球球心的距离；R为工艺球半径；θ为双角度面相对于待磨削对表件中轴线的偏转角度。

7.根据权利要求6所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

θ为4°10′9″，通过第一正弦磁台将待磨削对表件的4°10′9″角度调整好；

双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线成8°30′的夹角，通过第二正弦磁台将待磨削对表件调整8°30′，以消除双角度面与待磨削对表件的榫齿部分的中心线之间的夹角；

使加工的双角度面分别与测量平板之间构成相互之间的平行面。

8.根据权利要求7所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

双角度面与工艺球的最高点形成高度差X；

通过测量工艺球球心与榫齿基准线的实际值L，并加上榫齿基准线到航空发动机主轴轴线的距离76.6mm，即得到工艺球至轴线的实际总长值Y，

通过三角函数关系计算得出工艺球最高点与待磨削对表件的双角度面的高度差后，即可以进行打表测量，

通过打表测量数值控制磨削加工余量，以避免磨削加工过程中的来回转工和委托测量工序。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤b的具体实施步骤为：

将双角度面上与待磨削对表件的榫齿部分的中心线成8°30′的角度平面用精密虎钳调平进行去余量加工，粗磨进刀量控制在0.01mm-0.015mm，

加工至剩余磨量0.05mm-0.08mm，再加工双角度面上与待磨削对表件的中轴线成4°10′9″的角度平面，此时4°10′9″的角度平面留有磨量，以减小磨削4°10′9″的角度平面时造成烧伤和退火的几率。

10.根据权利要求9所述的磨削双角度榫齿对表件的方法，其特征在于，

步骤还包括：

测量工艺球球心与榫齿基准线的实际值，计算处理轮工艺球高点至双角度面的高度差值作为磨削双角度面的参考测量；

精密虎钳调整好8°30′角度后磨削4°10′9″角度平面，每次进刀控制在0.002mm-0.005mm，并随时在平台上进行现场测量，以获取实时的磨量和进刀余量；

多次磨削直至磨削到计算值尺寸，并在平台上检测合格；

双角度榫齿对表件成品送计量三坐标复查，测量与平台上检测结果吻合，双角度榫齿对表件成品制造合格。