CN109514364A - 一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法 - Google Patents

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耿卫庭
刘恋
陈宏超
张小勇
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Abstract

本发明属于机械加工领域，涉及一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法。为了满足航空液压飞控系统产品中高精度微小柱销零件的加工需求，解决该类零件加工过程中材料开裂、无可靠定位装夹基准等难题，改善传统加工方式下零件成活率低的现状，通过如下方法实现高精度微小柱销零件的精密磨削加工：(1)合理选择毛坯材料；(2)设计无心磨设备专用托板和不锈钢管；(3)改变磨削方式。通过本方法的加工，能够实现该类高精度微小柱销零件的精密磨削加工，提高产品质量，缩短生产周期，降低生产成本。

Description

一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，涉及一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法。
背景技术
高精度微小柱销零件属于航空高精度液压飞控系统中的常见产品，往往起到精确传递力或位移的作用，其结构尺寸较小，精度要求高，受其特殊结构限制，传统的粗、精分层去余量工艺方法往往出现材料开裂、零件打飞等现象，实际加工中原材料、装夹方式、切削方法一直是制约该类产品成活率的关键性难题。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了满足航空液压飞控系统中高精度微小柱销零件的加工需求，解决传统加工方式下零件难加工或成活率低的问题，提高产品质量，缩短生产周期，降低生产成本。本发明提出一种适用于高精度微小柱销零件的精密磨削方法，实现该类高精度微小柱销零件的磨削加工。
本发明技术方案：一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法，包括(1)合理选择毛坯材料(2)设计无心磨设备专用托板和不锈钢管(3)改变磨削方式，其特征在于，所述设计无心磨设备专用托板和不锈钢管是通过将不锈钢管水平定位于专用托板上表面，所述专用托板为板状结构，左、右两端长度方向各设有一缺口，长度方向横截面为梯形，宽度方向横截面为上窄下宽的多边形，高度方向的一侧为平面，另一侧为有斜度的槽，不锈钢管的一端为半圆结构，半圆结构的轴向长度为高精度圆球直径的10～20倍，半圆结构水平定位于托板的上表面，零件毛坯材料通过不锈钢管滚到托板上表面，完成零件毛坯材料的送料。
所述毛坯材料为高精度圆球。
所述高精度圆球的尺寸、精度与高精度微小柱销零件的尺寸、精度保持一致。
所述高精度圆球一次性切磨到零件尺寸。
本发明的有益效果：
本发明主要针对高精度微小柱销零件的加工需求，通过合理选择毛坯材料，设计无心磨设备专用托板和不锈钢管，改变磨削方式等，主要取得以下有益效果：
1).选择毛坯材料为半成品，从而减小零件整体加工难度，提高产品质量，缩短生产周期，降低生产成本；
2).设计无心磨专用托板和不锈钢管，彻底解决了该类产品无可靠装夹定位基准、送料困难等技术难题；
3).改变传统分层切削方式，一次性切磨到尺寸，克服了零件加工中容易开裂、打飞而导致的成活率低的问题。
附图说明
图1：本发明成品零件示意图；
图2：本发明实际加工过程装配关系示意图；
图3：图2A-A方向剖视图；
图4：本发明不锈钢管示意图；
图5：图4B-B方向剖视图；
图6：本发明托板示意图；
图7：图6左视图；
其中，1-导轮，2-砂轮，3-不锈钢管，4-待加工零件，5-托板。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步说明：
本发明针对高精度微小柱销零件的精密磨削方法，主要通过合理选择毛坯材料、设计无心磨设备专用托板和不锈钢管、改变磨削方式，实现了该类零件的精密磨削加工，并取得了较好的效果，其具体实施步骤如下：
1.合理选择毛坯材料
传统的工艺方法下，高精度微小柱销零件的精密磨削前，一般要经过下料、车削或铣削、热处理等工序完成毛坯的粗、半精加工，并以此作为精密磨削工序的输入，实际加工中，这种方法往往装夹复杂、工序冗长、零件成活率低，本方法通过直接选取高精度圆球为零件毛坯材料，高精度圆球球径尺寸、精度与图1所示的SΦ尺寸、精度保持一致，材料与零件材料相同。本发明在解决高精度微小柱销零件，特别是零件球径尺寸小于1mm时效果更为显著。
2.设计无心磨设备专用托板和不锈钢管
专用托板为板状结构，左、右两端长度方向各设有一缺口，长度方向横截面为梯形，宽度方向横截面为上窄下宽的多边形，高度方向的一侧为平面，另一侧为有斜度的槽。两端缺口长度尺寸为托板长度尺寸的1/4，宽度尺寸为托板宽度尺寸的1/3。专用托板高度方向的最小尺寸小于高精度圆球球径尺寸0.7mm，通过减小接触面积，制作过程多次热处理、钳、平磨穿插进行，最大程度减小变形，保证零件加工过程的精确可靠定位。
不锈钢管的一端为半圆结构，半圆结构的轴向长度为高精度圆球直径的10～20倍，半圆结构水平定位于托板的上表面，半圆结构的设计一方面为了缓冲零件毛坯材料从不锈钢管滚动至托板室力的突变，另一方面可以实现不锈钢管在托板上表面的精确水平定位，零件毛坯材料通过不锈钢管滚到托板上表面，完成零件毛坯材料的送料。
改变磨削方式
传统分层磨削工艺方法下，单次去除0.02～0.05mm余量，余量控制不稳定，需多次反复加工，且零件容易开裂、打飞，成活率极低。采取一次性进给切磨到尺寸，如图1所示，进给余量为(SΦ-ΦD)/2mm，提高零件成活率，效率得到明显改善。
实施例
以航空高精度液压飞控系统中的某柱销为例，结合附图，详细描述其加工过程：
实施例1
某柱销零件材料为轴承钢，球径部分尺寸SΦ＝Φ1.5±0.01mm，圆柱部分尺寸ΦD＝Φ0.9+0.02+0.01mm，在无心磨设备上进行加工，结合附图2-3所示，其具体加工过程如下：
(1)合理选择零件毛坯材料。选取SΦ＝Φ1.5±0.01mm高精度圆球为柱销零件毛坯输入，高精度圆球材料为轴承钢。
(2)设计无心磨设备专用托板和不锈钢管。托板材料为不锈钢，长度尺寸为300mm，宽度尺寸为70mm，高度方向宽处尺寸为5mm，窄处尺寸为0.8mm，斜槽角度为12°。托板长度方向两端缺口尺寸为：75mm×24mm。制作过程多次热处理、钳、平磨穿插进行，最大程度减小变形。
不锈钢管尺寸为Φ3mm×Φ2mm×100mm，半圆结构的尺寸为Φ2.5mm×Φ2mm×15mm，半圆结构水平定位于托板的上表面，半圆结构的设计一方面为了缓冲零件毛坯材料从不锈钢管滚动至托板室力的突变，另一方面可以实现不锈钢管在托板上表面的精确水平定位，零件毛坯材料通过不锈钢管滚到托板上表面，完成零件毛坯材料的送料。
(3)改变磨削方式。
在理论分析及试验验证基础上，本实施例中变传统分层磨削方式为一次性切磨方式，切磨余量为0.3mm，尺寸公差结合每批次高精度圆球球径实测值确定。
本发明的加工方法同样适用于零件材料为钛合金、铜等可磨削金属材料的高精度微小柱销零件的精密磨削加工，其毛坯材料的选择原则、无心磨专用设备及不锈钢管的设计方法、切磨方式，与本发明所述一致。

Claims (4)

1.一种高精度微小柱销零件的精密磨削方法，包括(1)合理选择毛坯材料(2)设计无心磨设备专用托板和不锈钢管(3)改变磨削方式，其特征在于，所述设计无心磨设备专用托板和不锈钢管是通过将不锈钢管水平定位于专用托板上表面，所述专用托板为板状结构，左、右两端长度方向各设有一缺口，长度方向横截面为梯形，宽度方向横截面为上窄下宽的多边形，高度方向的一侧为平面，另一侧为有斜度的槽，不锈钢管的一端为半圆结构，半圆结构的轴向长度为高精度圆球直径的10～20倍，半圆结构水平定位于托板的上表面，零件毛坯材料通过不锈钢管滚到托板上表面，完成零件毛坯材料的送料。
2.如权利要求1所述的高精度微小柱销零件的精密磨削方法，其特征在于，所述毛坯材料为高精度圆球。
3.如权利要求2所述的高精度微小柱销零件的精密磨削方法，其特征在于，所述高精度圆球的尺寸、精度与高精度微小柱销零件的尺寸、精度保持一致。
4.如权利要求2或3所述的高精度微小柱销零件的精密磨削方法，其特征在于，所述高精度圆球一次性切磨到零件尺寸。
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