CN109590821A - 一种超长径刀具的外圆精密磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，适用于长径比不低于20的超长径刀具的外圆精密磨削加工，包括分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序；先进行粗磨刀具外圆加工工序后再进行精磨刀具外圆加工工序。本发明公开的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法采用分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序，提高了超长径刀具的外圆精密磨削加工过程的效率和产品质量，使超长径刀具的整个外圆精密加工过程的效率提高了50%以上，超长径刀具因为外圆精密磨削加工过程中超差而导致的报废率减少了20%。

Description

一种超长径刀具的外圆精密磨削方法

技术领域

本发明涉及刀具精密磨削方法技术领域，具体涉及一种超长径刀具的外圆精密磨削方法。

背景技术

超长径刀具在航空领域中被大量应用，是飞机零部件装配过程中的重要工具。飞机上许多孔的精度和质量与超长径刀具的质量息息相关。许多时候超长径刀具被用在飞机制孔工序中最后一道工序的工具。超长径刀具的质量直接影响着飞机零件上孔的质量。但超长径刀具的加工难度极高，一方面是因为刀具的精度要求高切削部柄部导向部的外径公差、圆跳动公差，直线度公差要求都很高，一般在5级或6级精度左右，另一方面一方面是因为刀具的长度较长，直径过小，长径比过大，在加工刀具的过程中，经常出现刀具外圆报废超差的现象。而加工超长径刀具过程中影响超长径刀具质量最重要的因素就是磨削刀具外圆的过程。

磨削超长径刀具的主要装夹固定方式为两端打中心孔顶尖顶住刀具，并在刀具的一端装上跟刀架。在于磨削过程中，磨削的径向力较大，不加以限制刀具会出现弹性让刀的情况，所以一般情况下需要具有丰富经验的专业磨工技师手持竹板顶住砂轮磨削处的另外一侧的外圆，这样就可以一定程度上减轻砂轮磨削刀具时产生的弹性让刀现象。但技师是凭经验、感觉磨削刀具，稍有不慎就会导致刀具外圆尺寸出现超差、圆度变差的情况。

目前传统加工方法中磨削刀具外圆的粗加工和精加工过程中，均使用白刚玉砂轮磨削刀具导向部、切削部、柄部外圆。白刚玉砂轮的磨料较细腻，每次磨削刀具外圆时砂轮的进给量较小，较适合用于超长径刀具的精磨过程。

现有的超长径刀具外圆精密磨削过程中存在以下缺点：

外圆磨削时，砂轮磨削径向力与技师用竹板顶住的支撑力难以均衡抵消，工人操作时用力不均衡就可能导致超长径刀具单侧受力不均，由于刀具的长径过大常常刚性不足，在多种因素的作用下刀具的轴线从直变弯，非常容易出现弹性变形的情况。超长径刀具在被加工过程中的变形，极易导致刀具外圆尺寸超差、外圆圆度不足。

因为白刚玉砂轮表面比较细腻，当砂轮进给量过小时，刀具外表面经常出现磨削不到位、磨削去除切削量不足的情况；但当砂轮进给量较大时会因为砂轮进给量太大温度过高，导致零件表面出现烧伤的现象。对刀具的表面质量产生影响。

一般情况下为了减少磨削时零件的弹性让刀和零件表面烧伤的情况，会减少砂轮的进给量，砂轮单次磨削过程中切削的零件量非常少，并且每次砂轮的进刀量增加后需要技师进行调整，技师的工作量会增大较大，砂轮磨削的次数非常多，导致总的磨削外圆时间非常长，超长径刀具外圆精密磨削的加工效率非常低。

超长径刀具的外圆精密磨削过程中的表面质量和加工效率在现有的技术条件下变成了不能同时得到较好的满足。

发明内容

本发明针对现有技术，提供了一种高效、便捷、可靠的超长刀具外圆精密磨削方法，解决了目前实际生产过程中超长径刀具磨削效率较低和磨削质量不稳定的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，包括分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序；先进行粗磨刀具外圆加工工序后再进行精磨刀具外圆加工工序。

所述粗磨刀具外圆加工工序采用进给量较大的加工，提高超长径刀具外圆精密磨削过程的加工效率，再通过进给量较小的精磨刀具外圆加工工序保证超长径刀具外圆精密磨削加工而成的零件精度。

所述粗磨刀具外圆加工工序采用金刚石砂轮，其加工余量为0.38~0.42mm；所述精磨刀具外圆加工工序采用白刚玉砂轮，其加工余量为0.99~0.11mm。

所述金刚石砂轮的磨粒较硬耐磨，表面粗糙，气孔较大，散热性能好，避免砂轮进给量较大时因为砂轮进给量大而导致加工处温度过高，零件表面出现烧伤的现象，保证了加工后刀具的表面质量。

所述粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序加工过程中，所述超长径刀具通过设置有U型限位块的夹紧装置压紧在超长径刀具远离金刚石砂轮或白刚玉砂轮的一侧，所述U型限位块一端设置有用于压紧超长径刀具的径的U型槽。所述U型槽的内表面的形状与超长径刀具的径的形状一致，使超长径刀具在磨削过程中，U型限位块弧形面受力，受力稳定均匀，抵消大部分磨削压力。优选地，所述U型限位块采用橡胶材料制作，跟超长径刀具接触过程中，不会损伤刀具。

所述夹紧装置还包括固定滑块，所述固定滑块可拆卸的安装在磨床导轨上；所述U型限位块通过导杆可拆卸的安装在固定滑块的一侧。当加工超长径刀具不同部位时，通过调整固定滑块在磨床导轨上的不同位置，实现沿超长径刀具不同部位的压紧任务。所述U型限位块可制作多个U型槽不同而其他结构均相同的U型限位块，根据待加工的超长径刀具的径的直径不同，选择不同U型槽的U型限位块，使U型槽的内表面更好的压紧超长径刀具的径，使压紧装置适用于不同的超长径刀具的径。

所述U型限位块与固定滑块之间的间距可调，保证在更换砂轮或者超长径刀具之后无需调整整个压紧装置，只需要调整U型限位块与固定滑块之间的间距，即可实现超长径刀具被压紧在砂轮上。

所述U型限位块与固定滑块之间通过导杆或U型限位块螺纹旋入旋出的方式调整U型限位块与固定滑块之间的距离。

所述导杆穿过固定滑块且与固定滑块滑动连接，所述U型限位块与固定滑块之间通过套设在导杆上且位于固定滑块和U型限位块之间的压缩弹簧调整U型限位块与固定滑块之间的距离。

本发明所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法具体包括以下步骤：

S1）粗磨刀具外圆加工工序：采用金刚石砂轮加工超长径刀具；

S11）根据待加工的超长径刀具的径的尺寸，选取具有与超长径刀具的径相匹配的U型槽的U型限位块，并将U型限位块安装在导杆远离固定滑块的一端；

S12）将金刚石砂轮贴紧超长径刀具待加工部分的一侧，根据待加工的超长径刀具的加工位置，将固定滑块固定在磨床导轨对应的位置上，使超长径刀具的径远离金刚石砂轮的一侧嵌入U型限位块的U型槽内；

S13）调整U型限位块的位置使U型槽的内表面贴紧超长径刀具的径，将超长径刀具压紧在金刚石砂轮上；

S14）用金刚石砂轮粗磨超长径刀具的径，进行超长径刀具的径的粗磨刀具外圆加工工序；

S15）移动固定滑块，重复步骤S12）到步骤S14）；完成粗磨刀具外圆加工工序；

S2）取下金刚石砂轮换上白刚玉砂轮，然后重复步骤S12）到步骤S15），完成精磨刀具外圆加工工序。

进一步地，所述固定滑块通过穿过固定滑块上的紧固螺钉与磨床导轨可拆卸连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明所提供的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法采用分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序，提高了超长径刀具的外圆精密磨削加工过程的效率和产品质量，使超长径刀具的整个外圆精密加工过程的效率提高了50%以上，超长径刀具因为外圆精密磨削加工过程中超差而导致的报废率减少了20%。

（2）本发明所提供的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法采用U型限位块压紧超长径刀具的径，使超长径刀具的径在加工过程中受到的压力均匀稳定，且能抵消大部分磨削压力，解决了磨削外圆时工人手持竹板顶住刀具导致磨削不平衡的问题。

（3）本发明所提供的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法采用的压紧装置可根据不同的超长径刀具的径的直径更换不同的U型限位块，且可以调整用于压紧的U型限位块的位置，使其可以适用于不同直径的超长径刀具的径，适用范围广，操作简单方便。

（4）本发明所提供的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法采用橡胶材料制备用于压紧的U型限位块，使U型限位块与超长径刀具接触过程中，不会损伤刀具，提高加工而成的刀具的质量。

附图说明

图1为本发明超长径刀具外圆精密磨削加工时的结构示意图；

图2为本发明中压紧装置的结构示意图；

其中：100—超长径刀具，200—砂轮，1—U型限位块，11—U型槽，2—导杆，21—导向杆，22—安装座，221—凹槽，3—固定滑块，31—导向通孔，32—固定孔，33—紧固螺钉，34—紧固螺纹孔，35—紧固螺杆，4—压缩弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图2所示，所述压紧装置包括U型限位块1、导杆2和安装在磨床导轨上的固定滑块3；所述导杆2的一端安装在固定滑块3的一侧，所述导杆2远离固定滑块3的一端连接有限位块；所述U型限位块1远离导杆2的一端设置有U型槽11。所述固定滑块3为包括连接为一体的面板和腹板的L型滑块，所述面板上设置有紧固螺纹孔34，所述固定滑块3通过穿过紧固螺纹孔34的紧固螺钉33与磨床导轨可拆卸连接；所述导杆2安装在腹板一侧。所述导杆2包括导向杆21和设置在导向杆21一端的安装座22，所述安装座22远离导向杆21的一侧设置有凹槽221，所述U型限位块1远离U型槽11的一端嵌入凹槽221且与安装槽过盈配合。所述U型限位块1与固定滑块3之间的间距可调整。

所述U型限位块1与固定滑块3之间的间距调整可通过以下多种结构实现：

第一：所述U型限位块1与导杆2连接的一端设置有安装槽，所述安装槽内侧面设置有内螺纹，所述导杆2远离固定滑块3的一端侧面设置有外螺纹，所述U型限位块1通过安装槽与导杆2螺纹连接，通过螺纹旋进旋出U型限位块1即可实现U型限位块1位置调整，实现U型限位块1压紧超长径刀具100的径。

第二：所述固定滑块3侧面上设置有安装孔，所述导向杆21远离U型限位块1的一端嵌入安装孔内且与安装孔螺纹连接。所述安装孔内侧面设置有内螺纹，所述导向杆21的一端设置有外螺纹，通过旋进或旋出安装孔实现U型限位块1位置调整。

第三：所述固定滑块3侧面上设置有导向通孔31，所述固定滑块3顶面设置有与导向通孔31垂直相交的固定孔32，所述导向杆21的外径与导向通孔31内径一致且所述导向杆21远离限位块的一端穿过导向通孔31；所述固定孔32内设置有与固定孔32螺纹连接的紧固螺杆35。所述导向杆21可沿导向通孔31滑动，并通过紧固螺杆35将导向杆21固定在导向通孔31内，所述U型限位块1的位置通过移动和固定导向杆21的位置来调整。

第四：所述导向杆21上套设有压缩弹簧4，所述U型限位块1与导向杆21连接的一端的径向尺寸或长宽尺寸大于压缩弹簧4的径向尺寸；所述压缩弹簧4的一端与U型限位块1靠近导杆2的一端接触，所述压缩弹簧4远离U型限位块1的一端与固定滑块3侧面接触。

本发明公开的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，包括分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序；先进行粗磨刀具外圆加工工序后再进行精磨刀具外圆加工工序。

所述粗磨刀具外圆加工工序采用进给量较大的加工，提高超长径刀具100外圆精密磨削过程的加工效率，再通过进给量较小的精磨刀具外圆加工工序保证超长径刀具100外圆精密磨削加工而成的零件精度。

所述粗磨刀具外圆加工工序采用金刚石砂轮，其加工余量为0.38~0.42mm；所述精磨刀具外圆加工工序采用白刚玉砂轮，其加工余量为0.99~0.11mm。

所述金刚石砂轮的磨粒较硬耐磨，表面粗糙，气孔较大，散热性能好，避免砂轮200进给量较大时因为砂轮200进给量大而导致加工处温度过高，零件表面出现烧伤的现象，保证了加工后刀具的表面质量。

所述一种超长径刀具的外圆精密磨削方法具体包括以下步骤：

S1）粗磨刀具外圆加工工序：采用金刚石砂轮加工超长径刀具100；

S11）根据待加工的超长径刀具100的径的尺寸，选取具有与超长径刀具100的径相匹配的U型槽11的U型限位块1，并将U型限位块1安装在导杆2远离固定滑块3的一端；

S12）如图1所示，将金刚石砂轮贴紧超长径刀具100待加工部分的一侧，根据待加工的超长径刀具100的加工位置，将固定滑块3固定在磨床导轨对应的位置上，使超长径刀具100的径远离金刚石砂轮的一侧嵌入U型限位块1的U型槽11内；

S13）调整U型限位块1的位置使U型槽11的内表面贴紧超长径刀具100的径，将超长径刀具100压紧在金刚石砂轮上；

S14）用金刚石砂轮粗磨超长径刀具100的径，进行超长径刀具100的径的粗磨刀具外圆加工工序；

S15）移动固定滑块3，重复步骤S12）到步骤S14）；完成粗磨刀具外圆加工工序；

S2）取下金刚石砂轮换上白刚玉砂轮，然后重复步骤S12）到步骤S15），完成精磨刀具外圆加工工序，即：

S21）将白刚玉砂轮贴紧超长径刀具100待加工部分的一侧，根据待加工的超长径刀具100的加工位置，将固定滑块3固定在磨床导轨对应的位置上，使超长径刀具100的径远离白刚玉砂轮的一侧嵌入U型限位块1的U型槽11内；

S22）调整U型限位块1的位置使U型槽11的内表面贴紧超长径刀具100的径，将超长径刀具100压紧在金刚石砂轮上；

S23）用白刚玉砂轮粗磨超长径刀具100的径，进行超长径刀具100的径的精磨刀具外圆加工工序；

S24）移动固定滑块3，重复步骤S21）到步骤S23）；完成精磨刀具外圆加工工序，得到产品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于，包括分开的粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序；先进行粗磨刀具外圆加工工序后再进行精磨刀具外圆加工工序。

2.根据权利要求1所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述粗磨刀具外圆加工工序采用金刚石砂轮，其加工余量为0.38~0.42mm；所述精磨刀具外圆加工工序采用白刚玉砂轮，其加工余量为0.99~0.11mm。

3.根据权利要求2所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述粗磨刀具外圆加工工序和精磨刀具外圆加工工序加工过程中，所述超长径刀具（100）通过设置有U型限位块（1）的夹紧装置压紧在超长径刀具（100）远离金刚石砂轮或白刚玉砂轮的一侧，所述U型限位块（1）一端设置有用于压紧超长径刀具（100）的径的U型槽（11）。

4.根据权利要求3所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述夹紧装置还包括固定滑块（3），所述固定滑块（3）可拆卸的安装在磨床导轨上；所述U型限位块（1）通过导杆（2）可拆卸的安装在固定滑块（3）的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述U型限位块（1）与固定滑块（3）之间的间距可调。

6.根据权利要求5所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述U型限位块（1）与固定滑块（3）之间通过导杆（2）或U型限位块（1）螺纹旋入旋出的方式调整U型限位块（1）与固定滑块（3）之间的距离。

7.根据权利要求5所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述导杆（2）穿过固定滑块（3）且与固定滑块（3）滑动连接，所述U型限位块（1）与固定滑块（3）之间通过套设在导杆（2）上且位于固定滑块（3）和U型限位块（1）之间的压缩弹簧（4）调整U型限位块（1）与固定滑块（3）之间的距离。

8.根据权利要求5所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1）粗磨刀具外圆加工工序：采用金刚石砂轮加工超长径刀具（100）；

S11）根据待加工的超长径刀具（100）的径的尺寸，选取U型限位块（1），所选取的U型限位块（1）具有与超长径刀具（100）的径相匹配的U型槽（11），并将U型限位块（1）安装在导杆（2）远离固定滑块（3）的一端；

S12）将金刚石砂轮贴紧超长径刀具（100）待加工部分的一侧，根据待加工的超长径刀具（100）的加工位置，将固定滑块（3）固定在磨床导轨对应的位置上，使超长径刀具（100）的径远离金刚石砂轮的一侧嵌入U型限位块（1）的U型槽（11）内；

S13）调整U型限位块（1）的位置使U型槽（11）的内表面贴紧超长径刀具（100）的径，将超长径刀具（100）压紧在金刚石砂轮上；

S14）用金刚石砂轮粗磨超长径刀具（100）的径，进行超长径刀具（100）的径的粗磨刀具外圆加工工序；

S15）移动固定滑块（3），重复步骤S12）到步骤S14）；完成粗磨刀具外圆加工工序；

S2）取下金刚石砂轮换上白刚玉砂轮，然后重复步骤S12）到步骤S15），完成精磨刀具外圆加工工序。

9.根据权利要求4所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述固定滑块（3）通过穿过固定滑块（3）上的紧固螺钉（33）与磨床导轨可拆卸连接。

10.根据权利要求3~9任一项所述的一种超长径刀具的外圆精密磨削方法，其特征在于：所述U型限位块（1）为橡胶材料制备而成。