CN111215931B - 杆端端面加工辅助装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承加工技术领域，尤其是涉及一种杆端端面加工辅助装置及其加工方法；杆端端面加工辅助装置包括杆端装夹装置、端面找平装置、标准块和一个工作面；通过杆端装夹装置将若干个杆端夹持在距离工作面同一高度处，端面找平装置包括平行设置的垫板和压板，且垫板和压板之间设有空间大小可调的容纳空间；杆端装夹装置的加工方法为：步骤A、加工初始模板；步骤B、在初始模板端面加工初始夹持孔；步骤C、加工初始螺纹孔；步骤D、沿初始夹持孔的中心轴线所在平面用线切割的方法将初始模板切为上、下两半形成上夹板和下夹板；本发明可以解决现有技术中杆端端面加工困难的问题。

Description

杆端端面加工辅助装置及其加工方法

技术领域

本发明属于轴承加工技术领域，尤其是涉及一种杆端端面加工方法、端面加工辅助装置及其加工方法。

背景技术

直升机操纵系统常用到一种体积小、结构紧凑的杆端双列调心球轴承，该类轴承结构如图1所示，由杆端、内圈、钢球等组成，其中杆端同时也为外圈。为保证操纵系统的灵活性，通常要求该类轴承的径向游隙在1-5μm之间，为达到这一技术要求，除严格控制内、外圈滚道尺寸和钢球尺寸外，还要对滚道的几何精度提出一定要求，比如圆度2μm，沟形差2μm。按照加工工艺，套圈端面是磨削滚道的工艺基准，为确保滚道达到上述提到的技术要求，需对端面进行精密磨削加工，使端面的平面度控制在1-2μm。

目前，轴承套圈端面的磨加工一般是在卧轴双端面磨床或立轴圆台式平面磨床上进行，加工精度和生产效率都很高，但这两种磨床均无法磨加工这类轴承的杆端端面，具体原因如下：杆端结构如图2a、图2b所示，杆端的杆部螺纹外径D≥杆端宽度B，若将杆端放在卧轴双端面磨床上磨削端面，那么两砂轮将会首先与杆部接触，破坏杆部螺纹部分，故无法使用卧轴双端面磨床。同理，杆端也无法水平放在立轴圆台式平面磨床上，故无法使用立轴圆台式平面磨床。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种杆端端面加工方法、端面加工辅助装置及其加工方法，以解决现有技术中杆端端面加工困难的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种杆端端面加工辅助装置，包括杆端装夹装置、端面找平装置、标准块和一个工作面；

杆端装夹装置中同时夹持有若干个杆端，且所有的杆端的中心轴线与工作面之间的垂直距离Hn相等，即H1＝H2＝H3＝……Hn；

标准块的上表面为一个水平的校准面，标准块放置在工作面5上且位于杆端装夹装置的一侧附近，并且校准面的高度＝装夹后的杆端端面高度-杆端单面磨削留量；

端面找平装置包括平行设置的垫板和压板，且垫板和压板之间设有空间大小可调的容纳空间。

进一步地，杆端装夹装置包括可拆卸连接在一起的上夹板和下夹板，下夹板吸附贴合安装在工作面上，通过上夹板和下夹板将若干个杆端夹持在距离工作面同一高度处；

上夹板的下表面开有若干个一字排开的上夹持孔，下夹板的上表面开有若干个一字排开的下夹持孔，上夹持孔和下夹持孔上下一一对应，且上夹持孔和下夹持孔均为不完全圆形内螺纹孔；

上夹持孔和下夹持孔的孔径相同且都等于杆端的杆部直径，另外，上夹持孔和下夹持孔的螺纹与杆部螺纹相匹配；

上夹板和下夹板上下对正且通过上夹持孔和下夹持孔将杆端的杆部抱合夹紧；并且，S1＝S2＝S3＝……Sn；S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′；其中，Sn为各个下夹持孔对应的端面圆弧的圆心与下夹板底面之间的垂直距离，Sn′为各个上夹持孔对应的端面圆弧的圆心与上夹板顶面之间的垂直距离；

上夹板中开有多个上连接孔，下夹板中开有多个与上连接孔一一对应的下连接孔，上连接孔和下连接孔孔径大小一致。

进一步地，S1＝S2＝S3＝……Sn＝S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′。

进一步地，上夹持孔的端面圆弧所对应的中心角为α，下夹持孔的端面圆弧所对应的中心角为β，α角的范围为：141°≦α<180°，β角的范围为：141°≦β<180°。

进一步地，端面找平装置还包括垂直固接在垫板上的导向销，通过可沿导向销上下移动的压板调节容纳空间的大小；

压板中设有与导向销一一对应的导向孔，压板通过导向孔套在导向销上且导向销与导向孔之间间隙配合；

端面找平装置中还包括弹簧，弹簧套在导向销上且受挤压在压板和垫板之间。

进一步地，标准块的下表面为一个水平的支撑面，支撑面和校准面平行，标准块放置在工作面5上时支撑面和工作面贴合，校准面和支撑面之间的间距：L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔的中心轴线与下夹板底面之间的垂直距离，B为杆端设计宽度。

一种如权利要求1-6任一项中所述的杆端端面加工辅助装置的加工方法，包括以下步骤：

杆端装夹装置的加工方法为：

步骤A、按照加工产品的具体规格，用铣削方法将一块钢板加工至合格尺寸，形成初始模板；

步骤B、使用数控加工中心，在初始模板端面镗孔，并且在孔内加工与杆部螺纹结构相匹配的内螺纹，最终在初始模板端面加工出若干个高度一致、孔径大小一致的初始夹持孔；

步骤C、在初始模板上加工若干个孔径大小一致且上下贯穿的沉头螺纹孔，形成初始螺纹孔，加工时，需保证初始螺纹孔与初始夹持孔相互错开；

步骤D、沿初始夹持孔的中心轴线所在平面用线切割的方法将初始模板切为上、下两半形成上夹板和下夹板，与此同时，初始夹持孔分解为上下配合的上夹持孔和下夹持孔，初始螺纹孔分解为上下配合的上连接孔和下连接孔；

端面找平装置中的压板和垫板采用铣削方法加工至合格尺寸；

标准块采用铣削方法加工至设定尺寸，标准块厚度：L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔的中心轴线与下夹板底面之间的垂直距离，B为杆端设计宽度。

进一步地，加工杆端装夹装置的过程中，所述步骤A中，加工初始模板时，需要磨加工初始模板上、下两平面，使两平面的平行度低于5μm，粗糙度Ra≤0.5；

加工端面找平装置中的压板和垫板时，需要磨加工上、下两平面，其中压板和垫板上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5；

加工标准块时，需要磨加工上、下两平面，其中标准块高度L的尺寸公差应控制在0.005mm以内，上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5，硬度60-64HRC。

进一步地，加工杆端装夹装置的过程中，所述步骤B中：

初始夹持孔在加工前，首先利用水平仪校准装夹后初始模板的平面度≤0.01mm；并且，在初始模板端面镗孔前，要确保初始模板一次装夹定位，镗孔后孔与孔之间在竖直方向上的位置精度≤0.01mm；

其次，在镗孔之后，用铰刀对孔进行精加工；

另外，在孔内加工内螺纹时，其精度要与杆部螺纹精度相匹配。

进一步地，加工杆端装夹装置的过程中，所述步骤D中：将初始模板切为上夹板和下夹板后，使用平面磨床对上夹板和下夹板的线切割面进行磨加工，使上模具的上、下两平面平行差≤5μm，在磨加工过程中，控制磨削量，使磨削后上夹持孔和下夹持孔的端面圆弧所对应的中心角在141°至180°范围内。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

使用该杆端端面加工辅助装置进行辅助加工，可以对杆端进行稳固夹持和定位，且通过上夹板和下夹板将多个杆端夹持在距离工作面同一高度处，并通过端面找平装置对杆端端面找平，使用标准块对杆端端面磨削尺寸的快速判断和控制，可保证杆端端面的加工精度，满足杆端端面尺寸公差、对称度、平面度和平行差的技术要求，杆端端面磨削精度高，加工质量稳定，进而保证了滚道的磨加工精度，这对保证轴承装配后的成品各项技术要求是十分重要的。通过该装置和此加工实践证明，具有非常好的使用效果和实用性，完全适用于此类零件的平面磨削加工。并且该装置一次可以磨削多件，效率较高，适宜于异形件的小批量生产；磨端面使用的设备为常见的平面磨床，且模具加工制作方便，加工费用较低。

对于杆端装夹装置的加工，本发明中采取了先开孔后切割的加工工艺，相比于直接在板上开设半孔的方式，大大提高了加工精度，保证了上夹持孔和下夹持孔的孔径大小的同一性、内螺纹的连续性，同时也保证了上连接孔和下连接孔的一致性。并且本发明在加工杆端装夹装置的过程中对加工的工艺进行了层层把控，最终确保了相关结构的精准加工，确保后续杆端的加工精度。

附图说明

构成本发明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为杆端双列调心球轴承的结构示意图；

图2a至图2b为杆端的结构示意图，其中图2a为主视图，图2b为图2a中A截面处的剖视图；

图3a至图3d为上夹板和下夹板的结构示意图，其中图3a为立体图，

图3b为主视图，图3c为俯视图，图3d为图3b中C部分的放大示意图；

图4为杆端装夹装置的结构示意图；

图5为标准块的结构示意图；

图6为端面找平装置的结构示意图；

图7a至图7b为端面找平装置的使用示意图，其中，图7a为立体图，

图7b为前视图；

图8a至图8b为标准块在杆端装夹装置一侧的位置关系示意图,其中，

图8a为主视图，图8b为立体图；

图9为杆端装夹装置的加工过程示意图。

附图标记说明：

11-杆端；111-杆端端面；112-杆部；1121-杆部螺纹；12-内圈；13-钢球；2-杆端装夹装置；20-初始模板；201-初始夹持孔；202-初始螺纹孔；21-上夹板；211-上夹持孔；212-上连接孔；22-下夹板；221-下夹持孔；222-下连接孔；23-沉头螺栓；3-端面找平装置；31-压板；311-导向孔；32-垫板；321-安装孔；33-导向销；34-弹簧；4-标准块；41-校准面；42-支撑面；5-工作面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种杆端端面加工辅助装置，包括杆端装夹装置2、端面找平装置3、标准块4和一个工作面5；本实施例中，工作面5为平面磨床的工作台面，杆端装夹装置2中同时夹持有若干个杆端11，且所有的杆端11的中心轴线与工作面5之间的垂直距离Hn相等，即H1＝H2＝H3＝……Hn(如图8a、图8b所示)；标准块4的上表面为一个水平的校准面41，标准块4放置在工作面5上且位于杆端装夹装置2的一侧附近，并且校准面41的高度＝装夹后的杆端端面111高度-杆端11单面磨削留量；端面找平装置3包括平行设置的垫板32和压板31，且垫板32和压板31之间设有空间大小可调的容纳空间。

如图3a-图4所示，杆端装夹装置2包括可拆卸连接在一起的上夹板21和下夹板22，下夹板22吸附贴合安装在工作面5上，通过上夹板21和下夹板22将若干个杆端11夹持在距离工作面5同一高度处。

上夹板21的下表面开有若干个一字排开的上夹持孔211，下夹板22的上表面开有若干个一字排开的下夹持孔221，上夹持孔211和下夹持孔221上下一一对应，且上夹持孔211和下夹持孔221均为不完全圆形内螺纹孔。

上夹持孔211和下夹持孔221的孔径相同且都等于杆端11的杆部112直径，另外，上夹持孔211和下夹持孔221的螺纹与杆部螺纹1121相匹配；本发明中，上夹持孔211和下夹持孔221设计为与杆部112结构相匹配的螺纹孔，这样设计，一方面可以避免损坏杆部螺纹1121，另一方面，依靠上夹持孔211和下夹持孔221与杆部112之间的螺纹紧固力实现杆部112防转紧固，紧固效果好。

优选地，上夹板21和下夹板22上下对正且通过上夹持孔211和下夹持孔221将杆端11的杆部112抱合夹紧；并且，S1＝S2＝S3＝……Sn；S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′；其中，Sn为各个下夹持孔221对应的端面圆弧的圆心与下夹板22底面之间的垂直距离，Sn′为各个上夹持孔211对应的端面圆弧的圆心与上夹板21顶面之间的垂直距离。本发明结构设计巧妙，采用该结构设计后可满足，Sn＝Hn，实现了将杆端11定位在同一高度处的目的；此处，利用圆弧的圆心作为定位基准，而没有采用传统常规设计结构(利用杆端端面111作为定位基准)，如果采用杆端端面111作为定位基准，当各个杆端11毛坯件的杆端11宽度不一致时，则无法同时加工多个工件(因此时每个工件需要的磨削量不同，无法一次加工)，但是本发明中将圆弧的圆心作为定位基准，则解决了这一问题，即使安装后各杆端端面111高度不一致也无影响，只需将各个工件磨削至标准件的校准面41所在高度即可，同时可保证各个工件的加工精度，由于同时加工多个工件，也减少了工件之间的加工误差，并且提高了加工效率。

上夹板21中开有多个上连接孔212，下夹板22中开有多个与上连接孔212一一对应的下连接孔222，上连接孔212和下连接孔222孔径大小一致。与此同时，通过沉头螺栓23将上夹板21和下夹板22连接在一起，具体地，上连接孔212为沉头孔，沉头螺栓23贯穿拧接在上连接孔212和下连接孔222中将两者紧固连接在一起，保证位置调正的杆端11在磨削过程中稳固不动。设置上连接孔212和下连接孔222，一方面方面紧固上夹板21下夹板22，另外最重要的是可以保证连接后上夹板21和下夹板22保持平行而实现稳固夹持，因上夹持孔211和下夹持孔221的端面圆弧弧长可能不一致，上夹板21和下夹板22的厚度也可能不相同，杆部112在上夹持孔211和下夹持孔221内处于不完全包裹的状态，加设竖直方向的连接孔后，通过多个沉头螺栓23同时作用，可以对上夹板21和下夹板22起到矫正和限位的作用，使两者保持平行，保证后续加工精度。

优选地，S1＝S2＝S3＝……Sn＝S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′。此处设计为Sn＝Sn′，可以方便后续的加工操作，同时提高加工精度。常规操作中，为了保证两个杆端端面111磨削量一致，保证工件的对称度，当加工完其中一个杆端端面111后，需要将杆端11松开、翻转180度、并且重新找平和装夹，再进行加工，不仅工序繁琐，还容易造成操作误差，若设计为Sn＝Sn′，此时，尽管上夹板21和下夹板22的厚度不一定相等，但是只需要将杆端装夹装置2整个翻转后加工另一个杆端端面111即可，不仅减少操作误差，保证加工精度，还操作方便。

优选地，上夹持孔211的端面圆弧所对应的中心角为α，下夹持孔221的端面圆弧所对应的中心角为β，α角的范围为：141°≦α<180°，β角的范围为：141°≦β<180°。此处，α和β可以相等也可以不相等，不影响加工精度，但是需要α和β均设计为小于180°的钝角，使得杆部112在上夹持孔211和下夹持孔221内可以形成不完全包裹，这样，当通过沉头螺栓23将上夹板21和下夹板22连接后，继续拧紧沉头螺栓23，上夹板21和下夹板22可以对杆部112施加竖直方向上的压合力，可增大上夹持孔211和下夹持孔221与杆部112之间的螺纹紧固摩擦力，使得杆部112能够被夹紧，避免加工过程中杆端11转动和晃动。

同时，上夹持孔211和下夹持孔221对杆部112的包裹面积不能过小，如果包角过小的话，单靠螺纹紧固的力度难以抵抗杆端11在磨削时受到的磨削抗力，在磨削过程中，杆端11有可能会出现松动，从而影响加工精度，根据多次试验的结果，上夹持孔211和下夹持孔221对杆部112的包裹高度应至少为杆部112半径的2/3，才足以抵抗磨削力，由此计算出的α和β的下限值为141°。

如图6、图7a、图7b所示，端面找平装置3还包括垂直固接在垫板32上的导向销33，具体地，垫板32中开有安装孔321，导向销33的下端插接在安装孔321中且两者之间过盈配合，通过可沿导向销33上下移动的压板31调节容纳空间的大小；压板31中设有与导向销33一一对应的导向孔311，压板31通过导向孔311套在导向销33上且导向销33与导向孔311之间间隙配合。

优选地，端面找平装置3中还包括弹簧34，弹簧34套在导向销33上且受挤压在压板31和垫板32之间。弹簧34在此对压板31起到支撑作用，另外，在下压压板31过程中起到弹性缓冲、以及平衡支撑的作用，使得各杆端端面111平衡受力。

如图5所示，标准块4的下表面为一个水平的支撑面42，支撑面42和校准面41平行，标准块4放置在工作面5上时支撑面42和工作面5贴合，校准面41和支撑面42之间的间距：(即标准块4的厚度)L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔221的中心轴线与下夹板22底面或上夹板21顶面之间的垂直距离，B为杆端11设计宽度(即加工完成后的杆端11宽度)。按照此方法计算得到的标准块4的厚度，可满足在工作面5上安装好杆端装夹装置2和标准块4后，标准块4的校准面41的高度＝装夹后的杆端端面111高度-杆端11单面磨削留量。

如图9所示，一种杆端端面加工辅助装置的加工方法，包括以下步骤：

杆端装夹装置2的加工方法为：

步骤A、按照加工产品的具体规格，用铣削方法将一块钢板加工至合格尺寸，形成初始模板20；

步骤B、使用数控加工中心，在初始模板20端面镗孔，并且在孔内加工与杆部螺纹1121结构相匹配的内螺纹，最终在初始模板20端面加工出若干个高度一致、孔径大小一致的初始夹持孔201；

步骤C、在初始模板20上加工若干个孔径大小一致且上下贯穿的沉头螺纹孔，形成初始螺纹孔202，加工时，需保证初始螺纹孔202与初始夹持孔201相互错开；

步骤D、沿初始夹持孔201的中心轴线所在平面用线切割的方法将初始模板20切为上、下两半形成上夹板21和下夹板22，与此同时，初始夹持孔201分解为上下配合的上夹持孔211和下夹持孔221，初始螺纹孔202分解为上下配合的上连接孔212和下连接孔222；

端面找平装置3中的压板31和垫板32采用铣削方法加工至合格尺寸；

标准块4采用铣削方法加工至设定尺寸，标准块4厚度：L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔221的中心轴线与下夹板22底面或上夹板21顶面之间的垂直距离，B为杆端11设计宽度。

优选地，加工杆端装夹装置2的过程中，所述步骤A中，加工初始模板20时，需要磨加工初始模板20上、下两平面，使两平面的平行度低于5μm，粗糙度Ra≤0.5；因在杆端装夹装置2的使用过程中，上夹板21上表面和下夹板22的下表面(对应初始模板20上、下表面)与工作面5轮换贴合，同时其作为后续加工夹持孔的参考基准面，因此，初始模板20上、下两平面两者需具有较好的平行度，以保证后续加工精度和装置使用需求。

加工端面找平装置3中的压板31和垫板32时，需要磨加工上、下两平面，其中压板31和垫板32上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5；因压板31和垫板32为杆端端面111的找平部件，其表面作为基准面，需要其具有较好的平行度和粗糙度。

加工标准块4时，需要磨加工上、下两平面，其中标准块4高度L的尺寸公差应控制在0.005mm以内，上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5，硬度60-64HRC。标准块4用于杆端端面111磨削尺寸的快速判断和控制，需保证其具有较高的表面精度和尺寸精度，另外，标准件反复应用，需要其材料具有较高的硬度、较好的耐磨性。

优选地，加工杆端装夹装置2的过程中，所述步骤B中：

初始夹持孔201在加工前，首先利用水平仪校准装夹后初始模板20的平面度≤0.01mm；并且，在初始模板20端面镗孔前，要确保初始模板20一次装夹定位，镗孔后孔与孔之间在竖直方向上的位置精度≤0.01mm；

其次，在镗孔之后，用铰刀对孔进行精加工，保证各个孔径一致；

另外，在孔内加工内螺纹时，其精度要与杆部螺纹1121精度相匹配。

为了保证杆端端面111的加工精度，满足杆端端面111尺寸公差、对称度、平面度和平行差的技术要求，杆端装夹装置2中，需要通过上夹板21和下夹板22将多个杆端11夹持在距离工作面5同一高度处，且需要保持稳固夹持并且不损坏杆部螺纹1121，可见，夹持孔的加工精度对后续杆端11的加工精度存在直接的影响，因此对各个夹持孔的加工精度有非常严格的要求，不仅对各个夹持孔的之间的位置精度有严格的要求，各个孔的孔径误差、以及螺纹精度也需要很高的精度，最重要的是，如何保证各个下夹持孔221(上夹持孔211)对应的端面圆弧的圆心与下夹板22底面之间的垂直距离Sn(Sn′)相等，因为这直接关系到后续杆端11的加工精度，如果采用常规加工方法直接在板上开设半孔，不仅加大了计算、设计测量的难度，对加工设备提出了更高的要求，并且容易造成操作和计算误差，比较难实现。

本发明中则巧妙地先开孔后切割的加工工艺，相比于直接在板上开设半孔的方式，大大提高了加工精度，并且对线切割的加工精度要求不高，即便在切割过程中稍有偏差也无影响，对切割后表面磨削也无严格要求，只需加工后夹持孔满足对杆部112的最小包裹面积即可，降低了操作难度的同时，因先开孔后切割，充分保证了各个下夹持孔221(上夹持孔211)对应的端面圆弧的圆心与下夹板22底面之间的垂直距离Sn(Sn′)相等的加工需求，保证了上夹持孔211和下夹持孔221的孔径大小的同一性、内螺纹的连续性，同时也保证了上连接孔212和下连接孔222的一致性。

此外，本发明中，在加工杆端装夹装置2的过程中还进一步对加工过程做了完善，所述步骤B中，初始夹持孔201在加工前，首先利用水平仪校准装夹后初始模板20的平面度≤0.01mm，这样，初步保证了后续加工初始夹持孔201时，各孔的中心轴线位于同一高度，并且，在初始模板20端面镗孔前，要确保初始模板20一次装夹定位，避免重装工件造成的操作误差，进一步确保了孔与孔之间在竖直方向上的位置精度满足≤0.01mm的要求，其次，在镗孔之后，用铰刀对孔进行精加工，进一步精加工可对镗孔工艺造成的轻微加工误差进行进一步修正，可保证各个孔径一致；另外，在孔内加工内螺纹时，其精度要与杆部螺纹1121精度相匹配，以保证螺纹之间配合良好，加工中不会出现松动。可见，本发明在加工杆端装夹装置2的过程中对加工的工艺进行了层层把控，最终确保了在初始模板20端面加工出多个高度一致、孔径大小一致的初始夹持孔201，确保后续杆端11的加工精度。

优选地，加工杆端装夹装置2的过程中，所述步骤D中：将初始模板20切为上夹板21和下夹板22后，使用平面磨床对上夹板21和下夹板22的线切割面进行磨加工，使上模具的上、下两平面平行差≤5μm，在磨加工过程中，控制磨削量，使磨削后上夹持孔211和下夹持孔221的端面圆弧所对应的中心角为在141°至180°范围内。控制磨削量主要是为了使得磨削后上夹持孔211和下夹持孔221对杆部112的包裹面积不至于过小，磨削后，上夹持孔211和下夹持孔221对杆部112的包裹高度应至少为杆部112半径的2/3，以形成对杆部112的有效包裹以抵抗杆端11在磨削时受到的磨削抗力，由此计算出的α和β的下限值为141°。

使用该杆端端面加工辅助装置对杆端端面111进行加工的方法为：

步骤A、将杆端11的杆部螺纹1121部分放入下夹板22的下夹持孔221内，目测大致放平，然后放上上夹板21，确保杆部螺纹1121与上夹持孔211和下夹持孔221中的螺纹相啮合；

步骤B、用沉头螺栓23不完全紧固上夹板21和下夹板22，使杆端11仍能转动；

步骤C、如图7a、7b所示，使用端面找平装置3将多个杆端11的端面找平，确保端面处于同一平面；具体做法是：将已装好工件的杆端装夹装置2放在平面磨床上，然后放置端面找平装置3至合适位置，使杆端端面111处于垫板32和压板31之间，平面磨床的工作台面激磁使杆端装夹装置2和端面找平装置3的垫板32固定不动，用力下压压板31，使杆端端面111处于同一水平面；

步骤D、紧固沉头螺栓23，进一步压紧杆端11，确保杆端11牢固不动，然后平面磨床的工作台面去磁，将端面找平装置3移出，移出时，先拿走压板31，然后沿杆端11轴线方向移走其余部分，确保移出过程中不触碰杆端11，移出后，平面磨床的工作台面激磁使杆端装夹装置2固定；

步骤E、调整平面磨床的工作台面和砂轮位置，磨加工杆端11的一个端面，为保证不发生过磨或欠磨，在杆端装夹装置2的一侧恰当位置各放置一标准块4，如图8a、8b所示，在磨削过程中，如果发现该标准件出现磨削火花，说明该端面已经磨削至要求尺寸，停止进给，并退出磨削区域；

步骤F、将杆端装夹装置2翻转过来，磨加工另一端面，用同样方法控制第二端面磨削尺寸，待另一端面磨加工完毕，松开沉头螺栓23取下杆端11，杆端端面111磨削完毕。

可见，使用该杆端端面加工辅助装置进行辅助加工，可以对杆端11进行稳固夹持和定位，且通过上夹板21和下夹板22将多个杆端11夹持在距离工作面5同一高度处，并通过端面找平装置3对杆端端面111找平，使用标准块4对杆端端面111磨削尺寸的快速判断和控制，可保证杆端端面111的加工精度，满足杆端端面111尺寸公差、对称度、平面度和平行差的技术要求，杆端端面111磨削精度高，加工质量稳定，进而保证了滚道的磨加工精度，这对保证轴承装配后的成品各项技术要求是十分重要的。通过该装置和此加工实践证明，具有非常好的使用效果和实用性，完全适用于此类零件的平面磨削加工。并且该装置一次可以磨削多件，效率较高，适宜于异形件的小批量生产；磨端面使用的设备为常见的平面磨床，且模具加工制作方便，加工费用较低。

另外，对于杆端装夹装置2的加工，本发明中采取了先开孔后切割的加工工艺，相比于直接在板上开设半孔的方式，大大提高了加工精度，并且本发明在加工杆端装夹装置2的过程中对加工的工艺进行了层层把控，最终确保了相关结构的精准加工，确保后续杆端11的加工精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种杆端端面加工辅助装置，其特征在于：包括杆端装夹装置(2)、端面找平装置(3)、标准块(4)和一个工作面(5)；

杆端装夹装置(2)中同时夹持有若干个杆端(11)，且所有的杆端(11)的中心轴线与工作面(5)之间的垂直距离Hn相等，即H1＝H2＝H3＝……Hn；

标准块(4)的上表面为一个水平的校准面(41)，标准块(4)放置在工作面(5)上且位于杆端装夹装置(2)的一侧附近，并且校准面(41)的高度＝装夹后的杆端端面(111)高度-杆端(11)单面磨削留量；

端面找平装置(3)包括平行设置的垫板(32)和压板(31)，且垫板(32)和压板(31)之间设有空间大小可调的容纳空间；

所述的杆端端面加工辅助装置的加工方法，包括以下步骤：

杆端装夹装置(2)的加工方法为：

步骤A、按照加工产品的具体规格，用铣削方法将一块钢板加工至合格尺寸，形成初始模板(20)；

步骤B、使用数控加工中心，在初始模板(20)端面镗孔，并且在孔内加工与杆部螺纹(1121)结构相匹配的内螺纹，最终在初始模板(20)端面加工出若干个高度一致、孔径大小一致的初始夹持孔(201)；

步骤C、在初始模板(20)上加工若干个孔径大小一致且上下贯穿的沉头螺纹孔，形成初始螺纹孔(202)，加工时，需保证初始螺纹孔(202)与初始夹持孔(201)相互错开；

步骤D、沿初始夹持孔(201)的中心轴线所在平面用线切割的方法将初始模板(20)切为上、下两半形成上夹板(21)和下夹板(22)，与此同时，初始夹持孔(201)分解为上下配合的上夹持孔(211)和下夹持孔(221)，初始螺纹孔(202)分解为上下配合的上连接孔(212)和下连接孔(222)；

端面找平装置(3)中的压板(31)和垫板(32)采用铣削方法加工至合格尺寸；

标准块(4)采用铣削方法加工至设定尺寸，标准块(4)厚度：L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔(221)的中心轴线与下夹板(22)底面之间的垂直距离，B为杆端(11)设计宽度。

2.根据权利要求1所述的杆端端面加工辅助装置，其特征在于：杆端装夹装置(2)包括可拆卸连接在一起的上夹板(21)和下夹板(22)，下夹板(22)吸附贴合安装在工作面(5)上，通过上夹板(21)和下夹板(22)将若干个杆端(11)夹持在距离工作面(5)同一高度处；

上夹板(21)的下表面开有若干个一字排开的上夹持孔(211)，下夹板(22)的上表面开有若干个一字排开的下夹持孔(221)，上夹持孔(211)和下夹持孔(221)上下一一对应，且上夹持孔(211)和下夹持孔(221)均为不完全圆形内螺纹孔；

上夹持孔(211)和下夹持孔(221)的孔径相同且都等于杆端(11)的杆部(112)直径，另外，上夹持孔(211)和下夹持孔(221)的螺纹与杆部螺纹(1121)相匹配；

上夹板(21)和下夹板(22)上下对正且通过上夹持孔(211)和下夹持孔(221)将杆端(11)的杆部(112)抱合夹紧；并且，S1＝S2＝S3＝……Sn；S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′；其中，Sn为各个下夹持孔(221)对应的端面圆弧的圆心与下夹板(22)底面之间的垂直距离，Sn′为各个上夹持孔(211)对应的端面圆弧的圆心与上夹板(21)顶面之间的垂直距离；

上夹板(21)中开有多个上连接孔(212)，下夹板(22)中开有多个与上连接孔(212)一一对应的下连接孔(222)，上连接孔(212)和下连接孔(222)孔径大小一致。

3.根据权利要求2所述的杆端端面加工辅助装置，其特征在于：S1＝S2＝S3＝……Sn＝S1′＝S2′＝S3′＝……Sn′。

4.根据权利要求2所述的杆端端面加工辅助装置，其特征在于：上夹持孔(211)的端面圆弧所对应的中心角为α，下夹持孔(221)的端面圆弧所对应的中心角为β，α角的范围为：141°≦α<180°，β角的范围为：141°≦β<180°。

5.根据权利要求1所述的杆端端面加工辅助装置，其特征在于：端面找平装置(3)还包括垂直固接在垫板(32)上的导向销(33)，通过可沿导向销(33)上下移动的压板(31)调节容纳空间的大小；

压板(31)中设有与导向销(33)一一对应的导向孔(311)，压板(31)通过导向孔(311)套在导向销(33)上且导向销(33)与导向孔(311)之间间隙配合；

端面找平装置(3)中还包括弹簧(34)，弹簧(34)套在导向销(33)上且受挤压在压板(31)和垫板(32)之间。

6.根据权利要求2所述的杆端端面加工辅助装置，其特征在于：标准块(4)的下表面为一个水平的支撑面(42)，支撑面(42)和校准面(41)平行，标准块(4)放置在工作面(5)上时支撑面(42)和工作面(5)贴合，校准面(41)和支撑面(42)之间的间距：L＝S+B/2，其中，S为下夹持孔(221)的中心轴线与下夹板(22)底面之间的垂直距离，B为杆端(11)设计宽度。

7.根据权利要求1所述的杆端端面加工辅助装置的加工方法，其特征在于：

加工杆端装夹装置(2)的过程中，所述步骤A中，加工初始模板(20)时，需要磨加工初始模板(20)上、下两平面，使两平面的平行度低于5μm，粗糙度Ra≤0.5；

加工端面找平装置(3)中的压板(31)和垫板(32)时，需要磨加工上、下两平面，其中压板(31)和垫板(32)上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5；

加工标准块(4)时，需要磨加工上、下两平面，其中标准块(4)高度L的尺寸公差应控制在0.005mm以内，上下两平面的平行度≤5μm，粗糙度Ra≤0.5，硬度60-64HRC。

8.根据权利要求1所述的杆端端面加工辅助装置的加工方法，其特征在于：

加工杆端装夹装置(2)的过程中，所述步骤B中：

初始夹持孔(201)在加工前，首先利用水平仪校准装夹后初始模板(20)的平面度≤0.01mm；并且，在初始模板(20)端面镗孔前，要确保初始模板(20)一次装夹定位，镗孔后孔与孔之间在竖直方向上的位置精度≤0.01mm；

其次，在镗孔之后，用铰刀对孔进行精加工；

另外，在孔内加工内螺纹时，其精度要与杆部螺纹(1121)精度相匹配。

9.根据权利要求1所述的杆端端面加工辅助装置的加工方法，其特征在于：

加工杆端装夹装置(2)的过程中，所述步骤D中：将初始模板(20)切为上夹板(21)和下夹板(22)后，使用平面磨床对上夹板(21)和下夹板(22)的线切割面进行磨加工，使初始模板(20)的上、下两平面平行差≤5μm，在磨加工过程中，控制磨削量，使磨削后上夹持孔(211)和下夹持孔(221)的端面圆弧所对应的中心角在141°至180°范围内。

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