CN109894965A - 一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法 - Google Patents
一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法，解决现有环状工件端面研磨加工精度差的问题，本发明它包括旋转盘、工件配合套、N个螺钉和N个不锈钢弹簧，N为正整数，其连接方式为旋转盘通过N个螺钉与工件配合套连接在一起，每个螺钉上设置一个不锈钢弹簧，同时本发明还根据上述装置提供一个加工方法，可以更有效的对环状工件进行研磨，使研磨后的环状工件达到更为精密的效果，本发明主要用于研磨环状工件的端面。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工制造领域，特别涉及一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法。
背景技术
随着科技水平的不断发展，人们对于生活水平的要求越来越高，也推动着机械加工的技术不断进步，为了适应时代的步伐，满足人们的需求，机械加工的难度也在逐渐增加，相较于过去的机械而言，近年来机械加工的工件形状变得日益复杂和不规则的同时加工的精度也在不断提高，以至于工业工厂中的许多较早期的机床无法满足加工要求，对于生产制造和市场需求都带来的极大的困扰，例如，在许多机械加工领域常见的环状工件，它们的表面粗糙度和平面度极高，对于一般的设备根本无法保证它们的加工精度，严重影响生产进度，这种现象已经成为阻碍技术和生产的瓶颈问题。
发明内容
本发明为了解决现有环状工件端面研磨加工精度差的问题，进而提供一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法。
一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置及研磨方法，其主要采取的技术方案为：
一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，它包括旋转盘、工件配合套、N个螺钉和N个不锈钢弹簧，N为正整数；
所述旋转盘上表面的中心处设有一个圆柱凸起，旋转盘上表面沿周向等距设有N个由上至下延伸的二号通孔；
所述工件配合套下表面设有一个凸台，工件配合套的上表面由上至下设有一个一号通孔，工件配合套的上表面沿周向等距设有N个螺纹盲孔，且每个螺纹盲孔分别与一个二号通孔相对设置；
每个二号通孔内设置一个螺钉，每个螺钉的螺纹端设置在一个螺纹盲孔中，且每个螺钉与一个螺纹盲孔螺纹连接，在每个二号通孔和与之对应的螺纹盲孔之间设有一个不锈钢弹簧；
通过上述辅助装置提供的一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，它的主要步骤如下所述：
步骤一：选择加工所用的数控铣床型号；
步骤二：将平板安装在数控铣床的工作台上，并用千分表测量平板的平面度，平板的平面度不超过0.004mm；
步骤三：将一号金相砂纸均匀的黏在平板上，保证砂纸之间无间隙粘合；
步骤四：将研磨辅助装置安装到机床主轴上，将需要研磨的环状工件放置在平板上黏有一号金相砂纸的区域，并保证研磨辅助装置与环状工件位置对正；
步骤五：控制数控铣床操作面板，将安装有研磨辅助装置的机床主轴沿Z轴方向向下移动，使研磨辅助装置中的工件配合套3与环状工件内壁无卡涩贴合；
步骤六：控制机床主轴沿Z轴方向向下继续移动，压缩不锈钢弹簧4至临界程度；
步骤七：启动数控铣床，运行编制好的数控程序进行第一次磨削，为环状工件端面去除高点；
步骤八：第一次磨削结束后，观察确认工件表面高点完全去除后，运行编制好的数控程序进行进行第二次磨削，对环状工件端面进行平面度磨削；
步骤九：第二次磨削结束后，将平板的上的一号金相砂纸更换为二号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第三次磨削，将环状工件端面的平面度进一步提高：
步骤十：第三次磨削结束后，将平板的上的二号金相砂纸更换为第三号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第四次磨削，对环状工件端面进行抛光处理，使环状工件端面达到镜面效果；
步骤十一；第四次磨削结束后，取下环状工件，通过光栅试验对环状工件表面进行平面度检测。
本发明与现有技术具有以下有益效果：
1.本发明提供的辅助研磨装置，结构简单、造价低廉，大幅度节约了加工成本，使加工成本至少降低了30％，互换性强，可以通过更换工件配合套来适用于不同尺寸的环状工件。
2.本发明提供的辅助研磨装置，是配合贴有金相纸的平板配合使用的，辅助装置通过重力使工件和贴有金相纸的平板接触，在不会损害工件自身的前提下还可以使工件研磨的更加均匀。
3.本发明提供的研磨方法相较于现有的研磨技术，工序大幅度减少，且避免了装卡之间的误差，通过不同粗糙的金相纸来适应不同工序的加工要求，达到了更加精细的研磨效果。
4.本发明提供的研磨方法相较于现有的研磨技术，采用固定的加工路线，减少了加工的时间，同时每次研磨的加工路线均相同，可以保证每道工序研磨的时间和范围都是相同，使研磨的过程更加均匀，进一步提高了研磨后件表面质量。
附图说明
图1为本发明的整体剖视图；
图2为本发明中旋转盘的剖视图；
图3为本发明中工件配合套的剖视图；
图4为本发明中旋转盘的仰视图；
图5为本发明中工件配合套的仰视图；
图6为本发明中的局部放大图。
图中1旋转盘、1-1二号通孔、2螺钉、3工件配合套、3-1凸台、3-2一号通孔、3-3螺纹盲孔、4不锈钢弹簧和5本发明所配合的工件。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，它包括旋转盘1、工件配合套3、N个螺钉2和N个不锈钢弹簧4，N为正整数；
所述旋转盘1上表面的中心处设有一个圆柱凸起，旋转盘1上表面沿周向等距设有N个由上至下延伸的二号通孔1-1；
所述工件配合套3下表面设有一个凸台3-1，工件配合套3的上表面由上至下设有一个一号通孔3-2，工件配合套3的上表面沿周向等距设有N个螺纹盲孔3-3，且每个螺纹盲孔3-3分别与一个二号通孔1-1相对设置；
每个二号通孔1-1内设置一个螺钉2，每个螺钉2的螺纹端设置在一个螺纹盲孔3-3中，且每个螺钉2与一个螺纹盲孔3-3螺纹连接，在每个二号通孔1-1和与之对应的螺纹盲孔3-3之间设有一个不锈钢弹簧4。
本发明提供的辅助研磨装置，是配合贴有金相纸的平板配合使用的，辅助装置通过重力使工件和贴有金相纸的平板接触，在不会损害工件自身的前提下还可以使工件研磨的更加均匀，同时本发明结构简单、造价低廉，大幅度节约了加工成本，使加工成本至少降低了30％，互换性强，可以通过更换工件配合套来适用于不同尺寸的环状工件。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述旋转盘1的厚度为H1，H1的取值范围值为13mm-17mm，旋转盘1上表面的中心处设有的圆柱凸起的端面直径为L1，L1的值为20mm。其他未公开连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，旋转盘1仅是起到一定的连接作用，不用做的太厚，过后的话二号通孔1-1会较长，导致螺钉2的长度也相应增加，增加自身的重力同时，增加了制作成本，同时限定圆柱凸起的端面也是为了让本装置更合适安装在数控机床的主轴上。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述所述螺钉2中螺柱部分的长度为H2，H2的取值范围值为70mm-80mm。其他未公开连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式中所述凸台3-1的厚度为H3，H3的取值范围为30mm-40mm，所述螺纹盲孔3-3的深度为H4，H4的取值范围为40mm-45mm，所述一号通孔3-2的孔壁到凸台3-1外壁的距离为L2，L2的取值范围为20mm-25mm，所述一号通孔3-2的孔壁到工件配合套3外壁的距离为L3，L3的取值范围为30mm-40mm。其他未公开连接方式与具体实施方式三相同。
如此设置，由于所加工的环状工件深度不易确定，因此凸台3-1的厚度不易过大，只是起到一种刚性支撑，如果凸台3-1的厚度过大，加工较薄的工件是会与平板接触，影响加工的效果。
具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式中所述二号通孔1-1的孔径为D1，D1的取值范围为10mm-12mm，螺纹盲孔3-3的孔径与二号通孔1-1的孔径相同。其他未公开连接方式与具体实施方式四相同。
如此设置，为了让螺钉2好起到更好的连接作用，如果孔径存在偏差，会导致间接时产生间隙，在工作中，这些间隙会在震动的作用下，对加工表面产生影响。
具体实施方式六：本实施方式中提供的一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法的实现过程如下：
步骤一：选择加工所用的数控铣床型号；
步骤二：将平板安装在数控铣床的工作台上，并用千分表测量平板的平面度，平板的平面度不超过0.004mm；
步骤三：将一号金相砂纸均匀的黏在平板上，保证砂纸之间无间隙粘合；
步骤四：将研磨辅助装置安装到机床主轴上，将需要研磨的环状工件放置在平板上黏有一号金相砂纸的区域，并保证研磨辅助装置与环状工件位置对正；
步骤五：控制数控铣床操作面板，将安装有研磨辅助装置的机床主轴沿Z轴方向向下移动，使研磨辅助装置中的工件配合套3与环状工件内壁无卡涩贴合；
步骤六：控制机床主轴沿Z轴方向向下继续移动，压缩不锈钢弹簧4至临界程度；
步骤七：启动数控铣床，运行编制好的数控程序进行第一次磨削，为环状工件端面去除高点；
步骤八：第一次磨削结束后，观察确认工件表面高点完全去除后，运行编制好的数控程序进行进行第二次磨削，对环状工件端面进行平面度磨削；
步骤九：第二次磨削结束后，将平板的上的一号金相砂纸更换为二号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第三次磨削，将环状工件端面的平面度进一步提高：
步骤十：第三次磨削结束后，将平板的上的二号金相砂纸更换为第三号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第四次磨削，对环状工件端面进行抛光处理，使环状工件端面达到镜面效果；
步骤十一；第四次磨削结束后，取下环状工件，通过光栅试验对环状工件表面进行平面度检测。
本发明提供的研磨方法相较于现有的研磨技术，工序大幅度减少，且避免了装卡之间的误差，通过不同粗糙的金相纸来适应不同工序的加工要求，达到了更加精细的研磨效果，同时采用固定的加工路线，减少了加工的时间，同时每次研磨的加工路线均相同，可以保证每道工序研磨的时间和范围都是相同，使研磨的过程更加均匀，进一步提高了研磨后件表面质量，本发明中所述的数控程序如下：
本实施方式中记载的平板为00级平板，所谓00级平板是指满足e＝md+c,e是平面度单位μm，m是等级系数2.5，c是等级参数2.5,d是直径长度900mm。e＝5.2μm要求的平板，此种平板本身的平面度较高，适合于此种的精密加工。
具体实施方式七：本实施方式中所述步骤三中记载的一号金相砂纸为120目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤七中记载的第一次磨削的加工参数为主轴转速200r/min，主轴进给1000mm/min，步骤八中记载的第二次磨削的加工参数为主轴转速100r/min，主轴进给2000mm/min。其他未公开连接方式与具体实施方式六相同。
如此设置，便于金相砂纸固定在平板上，节约了加工前的准备时间；第一次磨削是为了去除工件表面的高点，因此，此项工序的转速相对较大，进给速度相对较慢，确保去除工件表面的高点的效果；第二次磨削是为了磨削平面，因此为了保证相对第一次磨削后有更好的平面度，此次磨削选用较低的转速和较大的进给速度。
具体实施方式八：本实施方式中所述步骤九中记载的二号金相砂纸为240目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤九中记载的第三次磨削的加工参数为主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min。其他未公开连接方式与具体实施方式六相同。
如此设置，是为了继续降低转速和增大进给速度，是为了进一步提高磨削表面的平面度。
具体实施方式九：本实施方式中所述步骤十中记载的三号金相砂纸为600目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤十中记载的第四次磨削的加工参数为主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min。其他未公开连接方式与具体实施方式六相同。
如此设置，在经过三次磨削后，工件端面的表面粗糙度已经接近工艺要求，更换更为精细的金相砂纸后，重复进行第三次加工，确保工件端面可以达到镜面效果。
实施例
本实施例提供一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，具体是按照以下步骤进行的。
步骤一：选择加工所用的数控铣床型号为VB-715立式加工中心，其工作平台的型号为MGK73100；
步骤二：将00级平板安装在VB-715立式加工中心的工作台上，并用千分表测量平板的平面度，平板的平面度不超过0.004mm；
步骤三：将120目的金相砂纸均匀的黏在平板上，保证砂纸之间无间隙粘合；
步骤四：将研磨辅助装置安装到VB-715立式加工的中心主轴上，VB-715立式加工中心的主轴采用BT50主轴，锥度为7:24，将需要研磨的环状工件放置在平板上黏有120目的金相砂的区域，并保证研磨辅助装置与环状工件位置对正；
步骤五：控制数控铣床操作面板，将安装有研磨辅助装置的机床主轴沿Z轴方向向下移动，使研磨辅助装置中的工件配合套3与环状工件内壁无卡涩贴合；
步骤六：控制机床主轴沿Z轴方向向下继续移动，压缩不锈钢弹簧4至临界程度；
步骤七：启动数控铣床，运行编制好的数控程序进行第一次磨削，为环状工件端面去除高点，此项工序选择主轴转速200r/min，主轴进给1000mm/min；
步骤八：第一次磨削结束后，观察确认工件表面高点完全去除后，运行编制好的数控程序进行进行第二次磨削，对环状工件端面进行平面度磨削，此项工序选择主轴转速100r/min，主轴进给2000mm/min；
步骤九：第二次磨削结束后，将平板的上的120目的金相砂纸更换为240目的金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第三次磨削，将环状工件端面的平面度进一步提高，此项工序选择主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min：
步骤十：第三次磨削结束后，将平板的上的240目的金相砂纸更换为600目的金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第四次磨削，对环状工件端面进行抛光处理，使环状工件端面达到镜面效果，此项工序选择主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min；
步骤十一；第四次磨削结束后，取下环状工件，通过光栅试验对环状工件表面进行平面度检测。
本实施例磨削后的环状工件，通过光栅检测仪对工件表面进行平面度检测，检测结果粗糙度0.04mm，平面度0.001mm，检测结果合格，可以适用于多种后续装配要求。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (9)
1.一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，其特征在于：它包括旋转盘(1)、工件配合套(3)、N个螺钉(2)和N个不锈钢弹簧(4)，N为正整数；
所述旋转盘(1)上表面的中心处设有一个圆柱凸起，旋转盘(1)上表面沿周向等距设有N个由上至下延伸的二号通孔(1-1)；
所述工件配合套(3)下表面设有一个凸台(3-1)，工件配合套(3)的上表面由上至下设有一个一号通孔(3-2)，工件配合套(3)的上表面沿周向等距设有N个螺纹盲孔(3-3)，且每个螺纹盲孔(3-3)分别与一个二号通孔(1-1)相对设置；
每个二号通孔(1-1)内设置一个螺钉(2)，每个螺钉(2)的螺纹端设置在一个螺纹盲孔(3-3)中，且每个螺钉(2)与一个螺纹盲孔(3-3)螺纹连接，在每个二号通孔(1-1)和与之对应的螺纹盲孔(3-3)之间设有一个不锈钢弹簧(4)。
2.根据权利要求1中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，其特征在于：所述旋转盘(1)的厚度为H1，H1的取值范围值为13mm-17mm，旋转盘(1)上表面的中心处设有的圆柱凸起的端面直径为L1，L1的值为20mm。
3.根据权利要求1中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，其特征在于：所述螺钉(2)中螺柱部分的长度为H2，H2的取值范围值为70mm-80mm。
4.根据权利要求1中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，其特征在于：所述凸台(3-1)的厚度为H3，H3的取值范围为30mm-40mm，所述螺纹盲孔(3-3)的深度为H4，H4的取值范围为40mm-45mm，所述一号通孔(3-2)的孔壁到凸台(3-1)外壁的距离为L2，L2的取值范围为20mm-25mm，所述一号通孔(3-2)的孔壁到工件配合套(3)外壁的距离为L3，L3的取值范围为30mm-40mm。
5.根据权利要求1中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的辅助装置，其特征在于：所述二号通孔(1-1)的孔径为D1，D1的取值范围为10mm-12mm，螺纹盲孔(3-3)的孔径与二号通孔(1-1)的孔径相同。
6.一种利用权利要求1中所述的装置提供一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：选择加工所用的数控铣床型号；
步骤二：将平板安装在数控铣床的工作台上，并用千分表测量平板的平面度，平板的平面度不超过0.004mm；
步骤三：将一号金相砂纸均匀的黏在平板上，保证砂纸之间无间隙粘合；
步骤四：将研磨辅助装置安装到机床主轴上，将需要研磨的环状工件放置在平板上黏有一号金相砂纸的区域，并保证研磨辅助装置与环状工件位置对正；
步骤五：控制数控铣床操作面板，将安装有研磨辅助装置的机床主轴沿Z轴方向向下移动，使研磨辅助装置中的工件配合套(3)与环状工件内壁无卡涩贴合；
步骤六：控制机床主轴沿Z轴方向向下继续移动，压缩不锈钢弹簧(4)至临界程度；
步骤七：启动数控铣床，运行编制好的数控程序进行第一次磨削，为环状工件端面去除高点；
步骤八：第一次磨削结束后，观察确认工件表面高点完全去除后，运行编制好的数控程序进行进行第二次磨削，对环状工件端面进行平面度磨削；
步骤九：第二次磨削结束后，将平板的上的一号金相砂纸更换为二号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第三次磨削，将环状工件端面的平面度进一步提高：
步骤十：第三次磨削结束后，将平板的上的二号金相砂纸更换为第三号金相砂纸，运行编制好的数控程序进行第四次磨削，对环状工件端面进行抛光处理，使环状工件端面达到镜面效果；
步骤十一；第四次磨削结束后，取下环状工件，通过光栅试验对环状工件表面进行平面度检测。
7.根据权利要求6中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，其特征在于：所述步骤三中记载的一号金相砂纸为120目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤七中记载的第一次磨削的加工参数为主轴转速200r/min，主轴进给1000mm/min，步骤八中记载的第二次磨削的加工参数为主轴转速100r/min，主轴进给2000mm/min。
8.根据权利要求6中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，其特征在于：所述步骤九中记载的二号金相砂纸为240目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤九中记载的第三次磨削的加工参数为主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min。
9.根据权利要求6中所述的一种用于数控铣床研磨环状工件的研磨方法，其特征在于：所述步骤十中记载的三号金相砂纸为600目金相砂纸且金相砂纸自带背胶，步骤十中记载的第四次磨削的加工参数为主轴转速60r/min，主轴进给3000mm/min。
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