CN111745469A - 一种gt35马达轴的精密研磨方法 - Google Patents

一种gt35马达轴的精密研磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种GT35马达轴的精密研磨方法，对马达轴外圆进行磨削，达到圆柱度2μm及以下，表面粗糙度Ra0.1及以下；磨削后的马达轴用超声波和清洗介质进行清洗，清洗后的清洗介质用滤纸过滤，要求无砂粒为止；将马达轴固定在机床主轴上，机床主轴与马达轴同轴，将研具套装在马达轴上并锁紧；按要求设定机床主轴转速并启动旋转，手持夹具在马达轴上进行往复运动，依次采用粒度W5的研磨砂粗研、粒度W3的研磨砂半精研、粒度W1的研磨砂精研，得到符合圆柱度要求的马达轴。本发明中的研磨方法使GT35马达轴的圆柱度优于0.3μm，表面粗糙度优于Ra0.025，且表面无硬质相剥落和损伤，表面无划痕，显著提高了GT35轴类零件的加工精度。

Description

一种GT35马达轴的精密研磨方法
技术领域
本发明涉及GT35材料精密小型轴类外圆的加工方法，特别涉及一种GT35马达轴的精密研磨方法，属于精密加工技术领域。
背景技术
GT35材料属于钢结硬质合金，在铬钼合金钢的基体里添加35％碳化钛颗粒，材料的耐磨性高，硬度高，淬火硬度达到HRA86以上，特别适宜制作动压马达轴。如图1和图2所示，动压马达轴的外圆是工作面，圆柱度要求极高，圆柱度需要达到0.3μm以下。
现有的加工方法一方面无法保证圆柱度要求，轴发生腰鼓形，塌边等变形，影响了圆柱度的提高；另一方面，研磨过程中的研磨砂粒会对表面产生划伤，碳化钛颗粒也会部分剥落，形成微观孔洞或沟槽结构，影响马达轴的工作性能。如何采用更好的加工方法来降低圆柱度误差以及如何保证加工后的轴表面无缺陷成为亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种GT35马达轴的精密研磨方法，该方法减小了圆柱度误差，同时显著提高了零件的表面质量，从而完成本发明。
本发明提供了的技术方案如下：
一种GT35马达轴的精密研磨方法，包括：S1，对马达轴外圆进行磨削，达到圆柱度2μm及以下，表面粗糙度Ra0.1及以下；
S2，磨削后的马达轴用超声波和清洗介质进行清洗，清洗后的清洗介质用滤纸过滤，要求无砂粒为止；
S3，将马达轴固定在机床主轴上，机床主轴与马达轴同轴，将研具套装在马达轴上并锁紧；
S4，按要求设定机床主轴转速并启动旋转，手持夹具进行往复运动，依次采用粒度W5的研磨砂粗研、粒度W3的研磨砂半精研、粒度W1的研磨砂精研，得到符合圆柱度要求的马达轴。
根据本发明提供的一种GT35马达轴的精密研磨方法，具有以下有益效果：
(1)本发明首先通过外圆磨去除大量的余量，并为精研打下精度基础。磨削去除轴的表面缺陷；
(2)本发明通过设计夹具，保证轴研磨后无塌边，无腰鼓状变形，圆柱度得到保证；
(3)本发明对研磨砂的选用和配制方法进行了改进，有效保证了表面粗糙度Ra0.025；
(4)本发明规定了合理的研具结构，保证去除效率的同时，可以多次调整使用，其研磨砂的嵌入功能良好，寿命长，精度高，且更换研磨砂后轴进行清洗，研具不得混用，有效避免了轴的微观划伤，消除了外观缺陷；
(5)本发明加工方法简单方便，易于实现，具有较强的实用性，已实际应用并取得了很好的效果。
附图说明
图1示出马达轴的结构示意图；
图2示出马达轴的结构示意图；
图3示出装夹马达轴后夹具的结构示意图；
图4示出法兰连接盘的结构示意图；
图5示出延长轴的结构示意图；
图6示出研具的结构示意图。
附图标号说明
1-马达轴、2-法兰连接盘、3-延长轴、41-内孔、42-径向槽体、43-凹部、44-螺纹通孔、45-轴向通孔、46-窄槽
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供了一种GT35马达轴的精密研磨方法，包括：
S1，对马达轴1外圆进行磨削，达到圆柱度2μm及以下，表面粗糙度Ra0.1及以下；
S2，磨削后的马达轴1用超声波和清洗介质进行清洗，清洗后的清洗介质用滤纸过滤，要求无砂粒为止；
S3，将马达轴1固定在机床主轴上，机床主轴与马达轴1同轴，将研具套装在马达轴1上并锁紧；
S4，按要求设定机床主轴转速并启动旋转，手持夹具在马达轴上进行往复运动，依次采用粒度W5的研磨砂粗研、粒度W3的研磨砂半精研、粒度W1的研磨砂精研，得到符合圆柱度要求的马达轴。
在本发明中，S1中对马达轴外圆进行磨削通过以下方式实施：
S1-1，将马达轴1通过双顶尖顶持装夹；
S1-2，使用600目金刚石树脂结合剂砂轮对马达轴1进行磨削，背吃刀量(切削深度)不大于0.01mm；
S1-3，多次磨削，累积磨削量不小于0.2mm；
S1-4，磨削后10倍～20倍显微镜检查，马达轴外周表面无可见划伤，无硬质相剥离。
在本发明中，S2中清洗介质包括但不限于汽油、丙酮、乙醇等。
在本发明中，S3中采用夹具将马达轴与机床主轴连接，如图3～5所示，该夹具包括固定马达轴1两端的法兰连接盘2和延长轴3，其中，
法兰连接盘2包括与机床主轴连接的法兰盘和连接轴，连接轴一端固定在法兰盘的中心轴线上，另一端开设有螺纹孔，与马达轴一端螺纹连接；
延长轴3的一端开设有螺纹孔，与马达轴另一端螺纹连接，马达轴固定在夹具内，连接至机床主轴上。
进一步地，法兰连接盘2为一体加工得到，或者为分体式加工得到，优选为一体加工得到。
进一步地，法兰连接盘2的连接轴与延长轴3的轴向长度大于研具的轴向长度。
进一步地，延长轴3包括圆柱段和尾部的圆锥段，圆柱段与马达轴直接连接，圆锥段的锥形设计便于研具套设至夹具上。
在本发明中，S3中主轴旋转时，马达轴的外圆全跳动应在0.05mm以下。
在本发明中，采用研具对马达轴进行研磨，如图6所示，该研具为中空圆柱体结构，其轴向中心加工套设马达轴的内孔41，内孔41的直径满足与马达轴的配合间隙为0.01～0.02mm，且内孔41与研具外壁通过径向槽体42连通；
径向槽体42任意一侧加工凹部43，凹部43靠近径向槽体42的壁面与径向槽体壁面平行或近平行，由该凹部壁面加工朝向对侧且贯穿径向槽体42的螺纹通孔44，通过紧固螺纹通孔44将该研具紧固在马达轴外圆上；
研具端面上开设若干轴向通孔45，并通过窄槽46与研具外壁贯通，轴向通孔45的设计，实现了轻量化，更为重要的是提升了研具弹性，使研具与马达轴外圆的过盈量可调节。
进一步地，研具的材料为中碳钢或者高磷铸铁。该种材料硬度适中，易于实现嵌砂研磨，且耐磨损，提高使用周期。
进一步地，轴向通孔45与内孔41之间的最薄处厚度为3～5mm，保证研具弹性，易于通过收紧贯穿径向槽体的螺纹通孔实现工作间隙或压力的调整。
在本发明中，S4中，粒度W1的研磨砂、粒度W3的研磨砂和粒度W5的研磨砂的研磨剂选用煤油。
在本发明中，S4中采用研具研磨时的参数包括：
(i)主轴转速100～150r/min；
(ii)调整研具内孔与马达轴外圆的过盈量为0.003-0.008mm；
(iii)手持研具沿轴向往复运动，保证研具越过马达轴10mm及以上，每分钟往复15-20次；
(iv)粗研的累积去量不小于0.03mm，圆柱度达到0.8μm及以下，表面粗糙度Ra0.05及以下；
(v)半精研的累积去量不小于0.01mm，圆柱度达到0.6μm及以下，表面粗糙度Ra0.04及以下；
(vi)精研的累积去量不小于0.002mm，圆柱度达到0.3μm及以下，表面粗糙度Ra0.025及以下；
(vii)每研磨1～3分钟，加注研磨剂1次；
(viii)每次更换不同粒度的研磨剂时，需要对轴和工装进行清洗，直至无研磨砂残留；
(ix)粗研、半精研、精研的研具不能混用。
实施例
实施例1
采用本发明中的GT35马达轴的精密研磨方法对气浮动压马达上的GT35马达轴进行研磨，具体步骤和要求如下：
(1)采用外圆磨削的方法首先对马达轴外圆进行磨削；
(1.1)将轴通过双顶尖顶持装夹；
(1.2)使用600目金刚石砂轮对马达轴进行磨削，背吃刀量不大于0.01mm；
(1.3)多次磨削，累积磨削量不小于0.2mm；
(1.4)采用薄片砂轮，砂轮磨削线速度30m/s；
(1.5)砂轮进给速度100mm/min，每磨削一件轴，用金刚石笔修整一次；
(1.6)磨削后10倍显微镜检查，表面无可见划伤，无硬质相剥离。
(2)磨削后的轴用超声波和汽油介质进行清洗，清洗后的汽油用滤纸过滤，要求无砂粒为止。
(3)将轴通过本发明中专用夹具(如图3～5所示)固定在机床主轴上。
(3.1)主轴旋转时，轴的外圆全跳动应在0.05mm以下。
(4)将本发明中研具(如图6所示)安装到马达轴上，并对研具进行锁紧，按以下要求进行操作。
(4.1)主轴转速120r/min；
(4.2)调整研具孔与轴外圆的过盈量为0.003-0.008mm；
(4.3)手持研具沿轴向往复运动，保证研具越过轴10mm以上，每分钟15次；
(4.4)粗研的去量不小于0.03mm，圆柱度达到0.8微米，表面粗糙度Ra 0.05；
(4.5)粗研的去量不小于0.01mm，圆柱度达到0.6微米，Ra 0.04；
(4.6)精研的去量不小于0.002mm，圆柱度达到0.3微米，Ra 0.025；
(4.7)每研磨2分钟，加注研磨剂1次；
(4.8)每次更换研磨剂，需要对轴和工装进行清洗，直至无研磨砂残留；
(4.9)粗研、半精研、精研的研具不能混用；
(5)取下研具，将轴拆下，使用汽油进行清洗，然后使用无水乙醇进行脱水，使用圆柱度仪进行外圆检测，白光干涉仪检测表面粗糙度。
(6)再次按照(5)的方法清洗轴，然后涂防锈油包装。
采用上述方法研磨后的GT35马达轴10件，使用圆柱度仪进行圆柱度检测，结果为0.17-0.25μm，40倍显微镜下检测柱面外观，无白点、沙眼、划痕等外观缺陷，使用白光干涉仪检测表面粗糙度，数值为Ra0.017-Ra0.025，马达轴各项指标检测合格率100％。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种GT35马达轴的精密研磨方法，其特征在于，包括：
S1，对马达轴外圆进行磨削，达到圆柱度2μm及以下，表面粗糙度Ra0.1及以下；
S2，磨削后的马达轴用超声波和清洗介质进行清洗，清洗后的清洗介质用滤纸过滤，要求无砂粒为止；
S3，将马达轴固定在机床主轴上，机床主轴与马达轴同轴，将研具套装在马达轴上并锁紧；
S4，按要求设定机床主轴转速并启动旋转，手持夹具在马达轴上进行往复运动，依次采用粒度W5的研磨砂粗研、粒度W3的研磨砂半精研、粒度W1的研磨砂精研，得到符合圆柱度要求的马达轴。
2.根据权利要求1所述的精密研磨方法，其特征在于，S1中，对马达轴外圆进行磨削通过以下方式实施：
S1-1，将马达轴通过双顶尖顶持装夹；
S1-2，使用600目金刚石树脂结合剂砂轮对马达轴1进行磨削，背吃刀量不大于0.01mm；
S1-3，多次磨削，累积磨削量不小于0.2mm；
S1-4，磨削后10～20倍显微镜检查，马达轴外周表面无可见划伤，无硬质相剥离。
3.根据权利要求1所述的精密研磨方法，其特征在于，S3中，采用夹具将马达轴与机床主轴连接，该夹具包括固定马达轴两端的法兰连接盘和延长轴，其中，
法兰连接盘包括与机床主轴连接的法兰盘和连接轴，连接轴一端固定在法兰盘的中心轴线上，另一端开设有螺纹孔，与马达轴一端螺纹连接；
延长轴的一端开设有螺纹孔，与马达轴另一端螺纹连接，马达轴固定在夹具内，连接至机床主轴上。
4.根据权利要求3所述的精密研磨方法，其特征在于，法兰连接盘为一体加工得到；
法兰连接盘的连接轴与延长轴的轴向长度大于研具的轴向长度。
5.根据权利要求3所述的精密研磨方法，其特征在于，延长轴包括圆柱段和尾部的圆锥段。
6.根据权利要求1所述的精密研磨方法，其特征在于，S3中，研具为中空圆柱体结构，其轴向中心加工套设马达轴的内孔，内孔的直径满足与马达轴的配合间隙为0.01～0.02mm，且内孔与研具外壁通过径向槽体连通；
径向槽体任意一侧加工凹部，凹部靠近径向槽体的壁面与径向槽体壁面平行或近平行，由该凹部壁面加工朝向对侧且贯穿径向槽体的螺纹通孔，通过紧固螺纹通孔将该研具紧固在马达轴外圆上；
研具端面上开设若干轴向通孔，并通过窄槽与研具外壁贯通。
7.根据权利要求6所述的精密研磨方法，其特征在于，研具的材料为中碳钢或者高磷铸铁。
8.根据权利要求6所述的精密研磨方法，其特征在于，轴向通孔与内孔之间的最薄处厚度为3～5mm。
9.根据权利要求1所述的精密研磨方法，其特征在于，S3中，主轴旋转时，马达轴的外圆全跳动应在0.05mm以下。
10.根据权利要求1所述的精密研磨方法，其特征在于，S4中，采用研具研磨时的参数包括：
(i)主轴转速100～150r/min；
(ii)调整研具内孔与马达轴外圆的过盈量为0.003-0.008mm；
(iii)手持研具沿轴向往复运动，保证研具越过马达轴10mm及以上，每分钟往复15～20次；
(iv)粗研的累积去量不小于0.03mm，圆柱度达到0.8μm及以下，表面粗糙度Ra 0.05及以下；
(v)半精研的累积去量不小于0.01mm，圆柱度达到0.6μm及以下，表面粗糙度Ra 0.04及以下；
(vi)精研的累积去量不小于0.002mm，圆柱度达到0.3μm及以下，表面粗糙度Ra 0.025及以下；
(vii)每研磨1～3分钟，加注研磨剂1次。
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