CN109571233A - 一种轴类零件高精度外圆研磨工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类零件高精度外圆研磨工具,属于精密机械加工领域,目的是提供一种加工高精度外圆的工具。该工具由普通铸铁材料制造,包括研磨套本体(1)、调节螺栓(2)、调节螺母(3)。所述的研磨工具通过调节螺母和调节螺栓将研磨套内孔缩小,内孔缩小前后其圆度变化不超过1微米,且圆度的谐波成分中,六次谐波为主要谐波成分。采用此研磨工具研磨外圆后的圆度小于0.2微米。
Description
技术领域
本发明属于精密机械加工的技术领域,具体涉及一种轴类零件高精度外圆研磨工具。
背景技术
高精度主轴广泛应用于高精度轴系、导轨等机械部件中,随着航空航天、微光刻、纳米表面形貌测量、高精密机床研发等高、精、尖技术领域的发展,对高精度轴系、导轨的精度要求已经提高到纳米级。主轴作为高精度轴系、导轨中的核心部件,其精度也须提高到纳米级,典型特征是外圆圆度小于0.2微米。现有的高精度磨床无法将零件外圆的圆度等指标加工至如此高的精度,因此外圆在精密磨削后,需要通过研磨的方法将其精度提高至0.2微米以内。
中国专利CN 205085808 U公布了一种研磨高精度外圆的工具,该专利所涉及的研磨工具内孔有3处缺口,这样可以使零件外圆与研磨工具接触时实现三点接触,从而使零件实现定位。但是该研磨工具在内孔缩小变形后内孔变为椭圆,使理论上的3点接触变成2处对称的弧段在接触,无法将零件的精度提高。且此种研磨工具往往因内孔缺口设计不合理,导致研磨外圆时,零件母线方向导向失效。因此,此种研磨工具研磨外圆后,其圆度可达0.5微米。
中国专利CN 101239443 B公布了一种研磨外圆的工具,该专利所涉及的研磨工具内孔相对外圆偏心,通过偏心调整内孔变形后的形状,该类研磨工具调节螺钉使内孔缩小后,内孔形状呈椭圆,且刚度差,无法形成多边形,因此限制了加工零件精度的提高,研磨外圆圆度可达0.5微米。
美国专利US 2014/0364038 A1公布了一种批量生产轴类零件高精度外圆的方案,该研磨方式中,零件外圆的轴线与研磨盘的轴线垂直,且零件轴线与研磨盘轴线不相交,加工时,零件通过自重或外加载力与研磨盘之间产生切削,从而提高零件的精度。此种加工方式是通过重力或外加载力使零件与研磨盘接触,其接触位置的切削力可认为是恒定的,因此,可以显著提高零件外圆的粗糙度,而形位精度提高有限。
现有的研磨工具或方法,零件的精度提高程度有限,主要存在以下不足:
1)研磨工具变形不均匀,变形后存在椭圆;
2)研磨工具刚度不足,无法形成多边形;
3)研磨工具导向不合理,使研磨失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:改进了现有研磨工具变形不均匀、刚度不足和导向不合理的问题,提供一种轴类零件高精度外圆研磨工具。
本发明采用的技术方案为:一种轴类零件高精度外圆研磨工具,包括研磨套本体1、调节螺栓2、调节螺母3;研磨套本体1呈空心圆柱状,平行于空心圆柱轴线为纵向,垂直于空心圆柱轴线为横向,研磨套本体1上部开有纵向通槽,研磨套本体1的外圆do上还开有5处纵向缺口,沿纵向通槽一侧依次为第一纵向缺口,第二纵向缺口,第三纵向缺口,第四纵向缺口,第五纵向缺口,纵向通槽和5处纵向缺口在外圆do的圆周上均匀分布,每个纵向缺口与内孔形成的壁厚不均匀,第一纵向缺口与第五纵向缺口轴对称,第二纵向缺口第四纵向缺口轴对称;纵向通槽两侧开有横向通孔,调节螺栓2穿过横向通孔,所述的调节螺栓2通过调节螺母3旋紧,收紧研磨套本体1,使研磨套本体1内孔di缩小,从而适应所要研磨的外圆尺寸。
其中,研磨套本体1外圆do与研磨套本体1内孔di的比值大于1.5,且小于2。
其中,用螺钉替换调节螺栓2、调节螺母3。
其中,纵向缺口截面为弓形,或者弓形与方形组合形状,内部为弓形,外部为方形,保证L1>L2>L3,L1为第三纵向缺口处的最小壁厚,L2为第二纵向缺口或第四纵向缺口处的最小壁厚,L3为第一纵向缺口或第五纵向缺口处的最小壁厚。
其中,研磨套本体1通过调节螺栓2、调节螺母3缩小内孔di后,内孔圆度变化为最小,且内孔变小后的圆度谐波成分中,六次谐波为主要谐波成分,圆度变化小于1微米。
其中,该工具使用过程为:
步骤一:用研磨芯轴修整研磨工具内孔,保证其内孔全部被研磨加工;
步骤二:将研磨工具清洗擦拭干净,调整研磨工具内孔至所需研磨外圆的尺寸;
步骤三:选择合适的研磨液,将其均匀涂在零件外圆上;
步骤四:工作中,通过调整调节螺栓2的压紧力,控制研磨切削力及所研磨工件的尺寸公差,实现所研磨零件的高精度研磨;研磨过程中须随时加研磨液,要勤加少加,并根据切削力的大小随时调整调节螺栓的压紧力,研磨过程中须将研磨工具翻转180度再次进行研磨,以消除研磨工具的固有误差。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明对研磨工具内外径的比值、厚度与内孔直径的比值进行限定,使研磨工具的导向性有了显著的提升;
(2)本发明在外圆上开槽,槽的形式可以多样,但须保证槽底壁厚的不一致,使研磨工具在收紧时变形一致、形成多边形,从而显著提高研磨外圆的精度水平。
附图说明
图1是本发明的轴类零件高精度外圆研磨工具的结构示意图;
图2是本发明的轴类零件高精度外圆研磨工具的结构剖视图;
图3是本发明的轴类零件高精度外圆研磨工具的可采用的开槽结构示意图;
图4是图3的结构剖视图;
图5是本发明的轴类零件高精度外圆研磨工具的螺纹收紧方式结构示意图;
图6是图5的结构剖视图;
图7是零件外圆研磨后实测圆度。
图8是研磨工具本体采用球墨铸铁情况下零件外圆研磨后实测圆度。
图中各标号表示:1为研磨工具本体,2为调节螺栓,3为调节螺母,di为研磨工具内孔,do为研磨工具外圆,L1、L2、L3分别为开槽处的最小壁厚。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
如图1至图4所示,本发明的轴类零件高精度外圆研磨工具,包括研磨套本体1、调节螺栓2、调节螺母3;研磨套本体1呈空心圆柱状,平行于空心圆柱轴线为纵向,垂直于空心圆柱轴线为横向,研磨套本体1上部开有纵向通槽,研磨套本体1的外圆do上还开有5处纵向缺口,沿纵向通槽一侧依次为第一纵向缺口,第二纵向缺口,第三纵向缺口,第四纵向缺口,第五纵向缺口,纵向通槽和5处纵向缺口在外圆do的圆周上均匀分布,每个纵向缺口与内孔形成的壁厚不均匀,第一纵向缺口与第五纵向缺口轴对称,第二纵向缺口第四纵向缺口轴对称;纵向通槽两侧开有横向通孔,调节螺栓2穿过横向通孔,所述的调节螺栓2通过调节螺母3旋紧,收紧研磨套本体1,使研磨套本体1内孔di缩小,从而适应所要研磨的外圆尺寸。
其中,研磨套本体1外圆do与研磨套本体1内孔di的比值大于1.5,且小于2。
其中,用螺钉替换调节螺栓2、调节螺母3。
其中,纵向缺口截面为弓形,或者弓形与方形组合形状,内部为弓形,外部为方形,保证L1>L2>L3,L1为第三纵向缺口处的最小壁厚,L2为第二纵向缺口或第四纵向缺口处的最小壁厚,L3为第一纵向缺口或第五纵向缺口处的最小壁厚。
其中,研磨套本体1通过调节螺栓2、调节螺母3缩小内孔di后,内孔圆度变化为最小,且内孔变小后的圆度谐波成分中,六次谐波为主要谐波成分,圆度变化小于1微米。
其中,研磨套外圆直径与内孔直径的比值要大于1.5,研磨套宽度与内孔直径的比值介于0.8-1.2之间,内孔为连续圆柱面,可以保证研磨时良好的导向性。
其中,研磨套外圆分布有5处缺口,为均匀分布,缺口与内孔形成的壁厚不均匀,呈水平对称,保证研磨套在收紧时内孔变形一致。
其中,研磨工具的收紧方式可采用螺栓螺母收紧或螺钉收紧方式。
研磨工具本体1可采用软钢、黄铜、紫铜、灰铸铁或球磨铸铁等,可实现不同材料零件的外圆研磨。调节螺栓2和调节螺母3采用普通的碳钢即可。
实施例1:研磨工具本体采用灰铸铁,对外圆尺寸为的淬火轴承钢进行研磨,其步骤如下:
步骤一:用研磨芯轴修整研磨工具内孔,保证其内孔全部被研磨加工;
步骤二:将研磨工具清洗擦拭干净,调整研磨工具内孔至所需研磨外圆的尺寸;
步骤三:选择合适的研磨液,将其均匀涂在零件外圆上;
步骤四:工作中,通过调整调节螺栓2的压紧力,控制研磨切削力及所研磨工件的尺寸公差,实现所研磨零件的高精度研磨。
研磨过程中须随时加研磨液,要勤加少加,并根据切削力的大小随时调整调节螺钉的压紧力,研磨过程中须将研磨工具翻转180度再次进行研磨,以消除研磨工具的固有误差。
研磨后检测零件外圆圆度,如图7所示,外圆圆度小于0.1um。
实施例2:研磨工具本体采用球墨铸铁。对外圆尺寸为的淬火轴承钢进行研磨,其研磨步骤与实施例1相同,研磨后检测零件外圆圆度,如图8所示,外圆圆度小于0.2um。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述,仅为本发明部分具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:包括研磨套本体(1)、调节螺栓(2)、调节螺母(3);研磨套本体(1)呈空心圆柱状,平行于空心圆柱轴线为纵向,垂直于空心圆柱轴线为横向,研磨套本体(1)上部开有纵向通槽,研磨套本体(1)的外圆(do)上还开有5处纵向缺口,沿纵向通槽一侧依次为第一纵向缺口,第二纵向缺口,第三纵向缺口,第四纵向缺口,第五纵向缺口,纵向通槽和5处纵向缺口在外圆(do)的圆周上均匀分布,每个纵向缺口与内孔形成的壁厚不均匀,第一纵向缺口与第五纵向缺口轴对称,第二纵向缺口第四纵向缺口轴对称;纵向通槽两侧开有横向通孔,调节螺栓(2)穿过横向通孔,所述的调节螺栓(2)通过调节螺母(3)旋紧,收紧研磨套本体(1),使研磨套本体(1)内孔(di)缩小,从而适应所要研磨的外圆尺寸。
2.根据权利要求1所述的轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:研磨套本体(1)外圆(do)与研磨套本体(1)内孔(di)的比值大于1.5,且小于2。
3.根据权利要求1所述的轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:用螺钉替换调节螺栓(2)、调节螺母(3)。
4.根据权利要求3所述的轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:纵向缺口截面为弓形,或者弓形与方形组合形状,内部为弓形,外部为方形,保证L1>L2>L3,L1为第三纵向缺口处的最小壁厚,L2为第二纵向缺口或第四纵向缺口处的最小壁厚,L3为第一纵向缺口或第五纵向缺口处的最小壁厚。
5.根据权利要求1所述的轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:研磨套本体(1)通过调节螺栓(2)、调节螺母(3)缩小内孔(di)后,内孔圆度变化为最小,且内孔变小后的圆度谐波成分中,六次谐波为主要谐波成分,圆度变化小于1微米。
6.根据权利要求1所述的轴类零件高精度外圆研磨工具,其特征在于:该工具使用过程为:
步骤一:用研磨芯轴修整研磨工具内孔,保证其内孔全部被研磨加工;
步骤二:将研磨工具清洗擦拭干净,调整研磨工具内孔至所需研磨外圆的尺寸;
步骤三:选择合适的研磨液,将其均匀涂在零件外圆上;
步骤四:工作中,通过调整调节螺栓(2)的压紧力,控制研磨切削力及所研磨工件的尺寸公差,实现所研磨零件的高精度研磨;研磨过程中须随时加研磨液,要勤加少加,并根据切削力的大小随时调整调节螺栓的压紧力,研磨过程中须将研磨工具翻转180度再次进行研磨,以消除研磨工具的固有误差。
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GR01 | Patent grant | ||
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