CN113510632B - 一种磨削转向器内腔定子的cbn成型磨轮及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮及其加工方法，包括磨轮，所述磨轮侧面内部设置有防尘盖，所述磨轮侧面设置有与防尘盖对应匹配的通孔，所述磨轮侧面表面还设置有多个螺孔，所述螺孔内部设置有螺钉，所述螺钉贯穿防尘盖，且螺钉一端处于磨轮的螺孔内部。本发明通过电镀的方式将磨料层固结在环套表面，磨料层主要有CBN材料制成，电镀CBN后的磨轮其磨料暴露度高，等高性好，分布均匀，有利于保证磨削质量，减少烧伤；利用安装孔和固定螺杆的螺旋配合效果，改进了磨轮的安装方式，减少了磨轮和固定螺杆装配的累积误差，提高了磨轮安装精度和稳定性。

Description

一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮及其加工方法

技术领域

本发明属于转向器设备加工技术领域，特别涉及一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮及其加工方法。

背景技术

定子是转向器液压摆线马达的的重要部件，定子内腔要求各齿弧的尺寸精度及轮廓精度保持一致，粗糙度要求较高，定子的加工精度直接影响到液压摆线马达工作的可靠性和效率。

目前常用的加工方法有：拉削法和成型磨削法。成型磨削法目前大量使用的是普通可修整砂轮。

拉削法由于加工出的产品精度较差，齿弧轮廓和粗糙度差等因素逐渐被成型磨削法取代。

传统的可修整砂轮在磨削过程中需要使用高精密滚轮修整，效率较低，且存在尺寸精度稳定性较差的问题，在低速磨削过程中容易出现磨削烧伤、硬化、微裂纹等表面缺陷。

因此，发明一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮及其加工方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，包括磨轮，所述磨轮侧面内部设置有防尘盖，所述磨轮侧面设置有与防尘盖对应匹配的通孔，所述磨轮侧面表面还设置有多个螺孔，所述螺孔内部对应设置有螺钉，所述螺钉贯穿防尘盖，且螺钉一端处于磨轮的螺孔内部；

所述磨轮圆周外侧设置有环套，所述环套内侧设置有多个凸板，所述磨轮内部设置有与凸板对应卡接的连接装置，所述环套外侧设置有磨料层，所述磨轮另一侧面中心处设置有安装孔，所述安装孔内部设置有固定螺杆，所述固定螺杆端部处于磨轮内部，且固定螺杆端部与连接装置内侧螺纹连接。

进一步的，所述连接装置包括多个卡杆，所述卡杆贯穿凸板中心处，所述环套和凸板设置为一体；

所述环套包括第一半环和第二半环，且第一半环和第二半环均通过凸板和卡杆与磨轮套接。

进一步的，所述磨轮内部设置有活动槽，所述连接装置处于活动槽内部，所述连接装置还包括活动架，所述活动架端部处于两个凸板之间，所述活动架端部设置有弹簧，所述活动架通过弹簧与活动槽内侧面连接。

进一步的，所述活动架端部侧面设置有限定杆，所述限定杆一端与活动架固定连接，限定杆另一端与卡杆的滑槽滑动连接；

所述滑槽倾斜设置，且多个滑槽倾斜方向的相交点处于活动架端部的中心线上。

进一步的，所述安装孔内部设置有楔块，所述活动架内侧端贯穿楔块外侧面，所述楔块内部设置有螺帽，所述螺帽与活动架螺纹连接；

所述活动架表面还设置有挡板，所述楔块处于挡板和螺帽之间，且楔块内侧面以及固定螺杆端部外侧面均倾斜设置，且固定螺杆外侧面与楔块螺纹连接。

一种CBN成型磨轮加工方法，所述加工方法包括上述所述的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，包括以下步骤：

步骤一、采用Al、45钢﹑40Cr和35CrMo的锻造件以及模具钢制造磨轮的基体部件；

步骤二、对磨轮的基体部件进行初步车床加工后，利用高精度数控车床再次对初步加工后的磨轮进行加工；

步骤三、对加工后的磨轮进行切断处理，切断后的磨轮在平面磨床上磨削切断面，满足厚度要求，然后用电火花机进行电火花打孔，形成螺孔；

步骤四、将环套的第一半环和第二半环套接在磨轮外侧面，然后将固定螺杆紧固安装孔内部，利用固定螺杆和连接装置配合对环套进行限定，采用电镀工艺通过镍合金在环套表面的沉积，把CBN磨料均匀固结在环套外圆轮廓上，形成磨料层；

步骤五、利用校准台对电镀后的磨轮在光学曲线磨床上装夹校正，利用螺钉与螺孔配合将防尘盖安装到磨轮上，完成磨轮加工。

进一步的，所述将环套的第一半环和第二半环套接在磨轮外侧面包括：

将第一半环的凸板对应卡扣在活动槽内部后，将第二半环的凸板相对于第一半环从而对应卡扣在活动槽内部，第一半环和第二半环组装成环套；

利用固定螺杆和连接装置配合对环套进行限定，确保环套与磨轮的紧密贴合。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过电镀的方式将磨料层固结在环套表面，磨料层主要有CBN材料制成，电镀CBN后的磨轮其磨料暴露度高，等高性好，分布均匀，有利于保证磨削质量，减少烧伤；利用安装孔和固定螺杆的螺旋配合效果，改进了磨轮的安装方式，减少了磨轮和固定螺杆装配的累积误差，提高了磨轮安装精度和稳定性。

2、本发明通过将第一半环的凸板对应卡扣在活动槽内部后，将第二半环的凸板相对于第一半环从而对应卡扣在活动槽内部，第一半环和第二半环组装成环套，将固定螺杆紧固安装孔内部后，固定螺杆通过楔块推动活动架移动，利用活动架、限定杆以及卡杆的配合对环套的凸板进行限定，确保环套与磨轮的紧密贴合，避免磨轮表面的环套在转动工作的过程与磨轮脱离。

3、本发明通过将固定螺杆端部紧固安装孔内部后，转动固定螺杆，固定螺杆外侧面与安装孔的螺旋效果使得固定螺杆端部逐渐紧固在安装孔内部，且固定螺杆端部外侧面与楔块内侧斜面的螺旋效果使得多个楔块逐渐分开，多个楔块以及安装孔对固定螺杆的限定，从而增加了固定螺杆与磨轮的稳定连接效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中的CBN成型磨轮结构示意图；

图2示出了本发明实施例1的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮整体剖面结构示意图；

图3示出了本发明实施例的图2中的磨轮侧面结构示意图；

图4示出了本发明实施例2的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮整体剖面结构示意图；

图5示出了本发明实施例的图4中的磨轮侧面结构示意图；

图6示出了本发明实施例的磨轮内部卡杆和活动架连接的横截面结构示意图；

图中：1、磨轮；2、防尘盖；3、通孔；4、螺孔；5、螺钉；6、环套；7、凸板；8、磨料层；9、安装孔；10、固定螺杆；11、卡杆；12、活动槽；13、活动架；14、弹簧；15、限定杆；16、滑槽；17、楔块；18、螺帽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，如图1所示，CBN成型磨轮主要包括磨轮1以及磨轮1中心处安装的轴套，磨轮1通过轴套安装在主轴轴承上，轴套和轴承的装配容易产生装配的累积误差，当轴承带动通过轴套带动磨轮1转动时，容易使得磨轮1在转动过程中偏移。磨轮1砂轮磨削加工前时，要先通过金刚石滚轮修整，然后进行加工，且加工过程中需定时修整，导致磨削效率较低。磨轮1的磨损较快，一个修整周期的首件和末件轮廓精度偏差较大，导致批量生产的定子轮廓精度不稳定。磨轮1在修整周期的后期，磨粒变钝，磨削阻力增大，容易出现烧伤、振纹甚至卡死现象。由于磨轮1和轴套的密封性较差，在磨削过程中容易使切削液把润滑油冲走，降低了轴承润滑效果，影响传动效率和平顺性。

本发明提供了一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，如图2-5所示，包括磨轮1，示例性的，磨轮1的基体材质改用碳钢或铝合金等，保证了磨轮基体的刚性和精度。所述磨轮1侧面内部设置有防尘盖2，所述磨轮1侧面设置有与防尘盖2对应匹配的通孔3，所述磨轮1侧面表面还设置有多个螺孔4，所述螺孔4内部对应设置有螺钉5，所述螺钉5贯穿防尘盖2，且螺钉5一端处于磨轮1的螺孔4内部；对防尘盖2进行安装时，将防尘盖2贴合在磨轮1侧面的通孔3内部，并将防尘盖2表面的孔洞与螺孔4对应，利用螺钉5穿过孔洞和螺孔4，从而将防尘盖2限定在磨轮1侧面。CBN成型磨轮在原结构基础上改进安装配合结构和方式，增加了防尘盖2，确保了磨轮1的安装密封性和轴承润滑效果，保证了传动效率和磨削平顺性。

所述磨轮1圆周外侧设置有环套6，所述环套6内侧设置有多个凸板7，所述磨轮1内部设置有与凸板7对应卡接的连接装置，所述环套6外侧设置有磨料层8。通过电镀的方式将磨料层8固结在环套6表面，磨料层8主要有CBN材料制成，电镀CBN后的磨轮1其磨料暴露度高，等高性好，分布均匀，有利于保证磨削质量，减少烧伤。示例性的，CBN磨料具有高硬度、高热稳定性和化学惰性，它是代替刚玉等磨削淬硬钢、高强度钢等铁基金属的最佳磨料。CBN成型磨轮使用过程中不需要修整，整个寿命周期内加工的工件尺寸精度稳定性好，锋利度高，磨削效率大幅提高。

所述磨轮1另一侧面中心处设置有安装孔9，所述安装孔9内部设置有固定螺杆10，所述固定螺杆10端部处于磨轮1内部，且固定螺杆10端部与连接装置内侧螺纹连接。利用安装孔9和固定螺杆10的螺旋配合效果，改进了磨轮1的安装方式，减少了磨轮1和固定螺杆10装配的累积误差，提高了磨轮1安装精度和稳定性。

在图2-图5中，所述连接装置包括多个卡杆11，所述卡杆11贯穿凸板7中心处，所述环套6和凸板7设置为一体；所述环套6包括第一半环和第二半环，且第一半环和第二半环均通过凸板7和卡杆11与磨轮1套接。将第一半环的凸板7对应卡扣在活动槽12内部后，将第二半环的凸板7相对于第一半环从而对应卡扣在活动槽12内部，第一半环和第二半环组装成环套6，将固定螺杆10紧固安装孔9内部后，固定螺杆10通过楔块17推动活动架13移动，利用活动架13、限定杆15以及卡杆11的配合对环套6的凸板7进行限定，确保环套6与磨轮1的紧密贴合。

如图2、图4和图6所示，所述磨轮1内部设置有活动槽12，所述连接装置处于活动槽12内部，所述连接装置还包括活动架13，所述活动架13端部处于两个凸板7之间，所述活动架13端部设置有弹簧14，所述活动架13通过弹簧14与活动槽12内侧面连接。所述活动架13端部侧面设置有限定杆15，所述限定杆15一端与活动架13固定连接，限定杆15另一端与卡杆11的滑槽16滑动连接；所述滑槽16倾斜设置，且多个滑槽16倾斜方向的相交点处于活动架13端部的中心线上。多个楔块17在固定螺杆10的加压下逐渐分离。楔块17通过挡板推动活动架13移动，活动架13在活动槽12内部移动时，活动架13端部对弹簧14进行挤压，且活动架13调动限定杆15移动，限定杆15在滑槽16内部移动时，活动架13通过限定杆15向卡杆11提供的作用力使得两个卡杆11分离，且卡杆11紧固凸板7内部，利用活动架13、限定杆15以及卡杆11的配合效果，从而使得环套6紧密的套接在磨轮1表面，利用连接装置增加了环套6与磨轮1的连接一体化效果，避免磨轮1表面的环套6在转动工作的过程与磨轮1脱离。

如图2和图4所示，所述安装孔9内部设置有楔块17，所述活动架13内侧端贯穿楔块17外侧面，所述楔块17内部设置有螺帽18，所述螺帽18与活动架13螺纹连接；所述活动架13表面还设置有挡板，所述楔块17处于挡板和螺帽18之间，且楔块17内侧面以及固定螺杆10端部外侧面均倾斜设置，且固定螺杆10外侧面与楔块17螺纹连接。将固定螺杆10紧固安装孔9内部之前，需要对楔块17进行安装，将活动架13内侧端部贯穿楔块17中心处，利用挡板对楔块17进行限定后，将螺帽18与挡块配合从而将楔块17限定在活动架13上。将固定螺杆10端部紧固安装孔9内部后，转动固定螺杆10，固定螺杆10外侧面与安装孔9的螺旋效果使得固定螺杆10端部逐渐紧固安装孔9内部，且固定螺杆10端部外侧面与楔块17内侧斜面的螺旋效果使得多个楔块17逐渐分开，多个楔块17以及安装孔9对固定螺杆10的限定紧固效果，从而增加了固定螺杆10与磨轮1的稳定连接效果。

实施例1：

如图2和图3所示，对磨轮1进行改进后，使得磨轮1圆周外侧形成剖面半径为R的环形槽，能够根据磨轮1的外形选择合适的环套6，通过凸板7和连接装置将环套6的第一半环和第二半环套接在磨轮1上，确保环套6与磨轮1的适配性。

实施例2：

如图4和图5所示，改进了磨轮1的实际磨削轮廓，由原来的圆弧R改为R+X直线，X角度根据实际磨削效果，做微量调整，优化了被加工工件的轮廓形状。在局部优化方面，CBN成型磨轮比可修整砂轮的制作周期短，成本低，反应快捷。

由实施例1和实施例2可知，可以根据磨轮1的外形从而选择适配的环套6，利用连接装置保证环套6与磨轮1的连接紧密效果，方便在环套6表面电镀磨料层8，保证了磨料层8在磨轮1表面的多样性。

一种CBN成型磨轮加工方法，所述加工方法包括上述所述的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，包括以下步骤：

步骤一、采用Al、45钢﹑40Cr和35CrMo的锻造件以及模具钢制造磨轮1的基体部件；利用上述材料制造磨轮1的基体部件前，需要经过探伤确保磨轮1的基体部件无裂纹和砂眼等缺陷，并且要对磨轮1的基体部件进行检测，检测方式如下：

对磨轮1的基体部件进行热加工处理，热处理硬度为HRC25-40，时效处理去除材料内应力，保证后续加工不因内应力而产生轻微变形影响磨轮1的精度。

步骤二、对磨轮1的基体部件进行初步车床加工后，利用高精度数控车床再次对初步加工后的磨轮1进行加工；示例性的，对磨轮1进行两次加工后，确保磨轮1两侧面之间平行度要求≤0.005mm，粗糙度Ra值≤0.4微米，活动槽12的粗糙度Ra值≤0.4微米，轮廓度≤0.002mm以及圆度≤Φ0.004mm等。对磨轮1圆周侧面进行检测时，利用轮廓仪或三坐标检测仪来检测磨轮1外圆轮廓。

步骤三、对加工后的磨轮1进行切断处理，切断后的磨轮1在平面磨床上磨削切断面，满足厚度要求，然后用电火花机进行电火花打孔，形成螺孔4；

步骤四、将环套6的第一半环和第二半环套接在磨轮1外侧面，然后将固定螺杆10紧固安装孔9内部，利用固定螺杆10和连接装置配合对环套6进行限定，采用电镀工艺通过镍合金在环套6表面的沉积，把CBN磨料均匀固结在环套6外圆轮廓上，形成磨料层8；电镀生产中采用仿形型腔模具和镍阳极，通过优化孔隙率和两极距离等措施使镍离子均匀流动，单位时间内均匀沉积，确保磨料1的均匀性和等高性。磨轮1选用高强度、耐冲击、多刃口的CBN磨料，经过精细筛选，选取合适尺寸范围内的磨料使用，且镀层CBN颗粒的埋入率控制在35-60％之间。

步骤五、利用校准台对电镀后的磨轮1在光学曲线磨床上装夹校正，其中，径跳＜0.002mm,端跳＜0.002mm，利用螺钉5与螺孔4配合将防尘盖2安装到磨轮1上，完成磨轮1加工。加工磨轮1时，以＞1000r/min的高转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对磨轮1局部修整，直至轮廓精度达到图纸要求。由于磨轮1的基体部件精度高和电镀工艺优化，产品轮廓精度偏差不大，修整量一般控制在磨料颗粒尺寸的1/5-1/10范围内，确保磨料刃口锋利度和等高性，满足工件粗糙度和寿命要求。

如图2-图5所示，所述将环套6的第一半环和第二半环套接在磨轮1外侧面包括：

将第一半环的凸板7对应卡扣在活动槽12内部后，将第二半环的凸板7相对于第一半环从而对应卡扣在活动槽12内部，第一半环和第二半环组装成环套6；利用固定螺杆10和连接装置配合对环套6进行限定，确保环套6与磨轮1的紧密贴合。

本发明通过在环套6表面电镀磨料层8，CBN成型磨轮不需要修整，大幅度提高了实际磨削效率，减去了修整磨轮1所需工时，提高了生产效率，降低了企业成本。且本发明实施例中CBN成型磨轮相对于图1中的CBN成型磨轮，各个齿弧的尺寸精度稳定性高，从而提高工件批量产品质量稳定性，且本发明实施例中CBN成型磨轮比图1中CBN成型磨轮的制作周期短，成本低，反应快捷，通过改变了磨轮1和固定螺杆10的安装方式，减少了轴承套精度对安装精度的影响。通过磨料晶型的筛选、优化磨料分布和控制修整量来改善工件粗糙度，提高寿命，实现了CBN成型磨轮在传统中低速磨床上获得广泛应用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，包括磨轮（1），其特征在于：所述磨轮（1）侧面内部设置有防尘盖（2），所述磨轮（1）侧面设置有与防尘盖（2）对应匹配的通孔（3），所述磨轮（1）侧面表面还设置有多个螺孔（4），所述螺孔（4）内部对应设置有螺钉（5），所述螺钉（5）贯穿紧固防尘盖（2），且螺钉（5）一端处于磨轮（1）的螺孔（4）内部；

所述磨轮（1）圆周外侧设置有环套（6），所述环套（6）内侧设置有多个凸板（7），所述磨轮（1）内部设置有与凸板（7）对应卡接的连接装置，所述环套（6）外侧设置有磨料层（8），所述磨轮（1）另一侧面中心处设置有安装孔（9），所述安装孔（9）内部设置有固定螺杆（10），所述固定螺杆（10）端部处于磨轮（1）内部，且固定螺杆（10）端部与连接装置内侧螺纹连接；

其中，所述连接装置包括多个卡杆（11），所述卡杆（11）贯穿凸板（7）中心处，所述环套（6）和凸板（7）设置为一体；

所述环套（6）包括第一半环和第二半环，且第一半环和第二半环均通过凸板（7）和卡杆（11）与磨轮（1）套接；

所述磨轮（1）内部设置有活动槽（12），所述连接装置处于活动槽（12）内部，所述连接装置还包括活动架（13），所述活动架（13）端部处于两个凸板（7）之间，所述活动架（13）端部设置有弹簧（14），所述活动架（13）通过弹簧（14）与活动槽（12）内侧面连接；

所述活动架（13）端部侧面设置有限定杆（15），所述限定杆（15）一端与活动架（13）固定连接，限定杆（15）另一端与卡杆（11）的滑槽（16）滑动连接；

所述滑槽（16）倾斜设置，且多个滑槽（16）倾斜方向的相交点处于活动架（13）端部的中心线上。

2.根据权利要求1所述的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，其特征在于：

所述安装孔（9）内部设置有楔块（17），所述活动架（13）内侧端贯穿楔块（17）外侧面，所述楔块（17）内部设置有螺帽（18），所述螺帽（18）与活动架（13）螺纹连接；

所述活动架（13）表面还设置有挡板，所述楔块（17）处于挡板和螺帽（18）之间，且楔块（17）内侧面以及固定螺杆（10）端部外侧面均倾斜设置，且固定螺杆（10）外侧面与楔块（17）螺纹连接。

3.一种CBN成型磨轮加工方法，其特征在于：所述加工方法包括权利要求1-2任意一项所述的磨削转向器内腔定子的CBN成型磨轮，包括以下步骤：

步骤一、采用Al、45钢﹑40Cr和35CrMo的锻造件以及模具钢制造磨轮（1）的基体部件；

步骤二、对磨轮（1）的基体部件进行初步车床加工后，利用高精度数控车床再次对初步加工后的磨轮（1）进行加工；

步骤三、对加工后的磨轮（1）进行切断处理，切断后的磨轮（1）在平面磨床上磨削切断面，满足厚度要求，然后用电火花机进行电火花打孔，形成螺孔（4）；

步骤四、将环套（6）的第一半环和第二半环套接在磨轮（1）外侧面，然后将固定螺杆（10）紧固安装孔（9）内部，利用固定螺杆（10）和连接装置配合对环套（6）进行限定，采用电镀工艺通过镍合金在环套（6）表面的沉积，把CBN磨料均匀固结在环套（6）外圆轮廓上，形成磨料层（8）；

步骤五、利用校准台对电镀后的磨轮（1）在光学曲线磨床上装夹校正，利用螺钉（5）与螺孔（4）配合将防尘盖（2）安装到磨轮（1）上，完成磨轮（1）加工。

4.根据权利要求3所述的CBN成型磨轮加工方法，其特征在于：

所述环套（6）的第一半环和第二半环套接在磨轮（1）外侧面包括：

将第一半环的凸板（7）对应卡扣在活动槽（12）内部后，将第二半环的凸板（7）相对于第一半环从而对应卡扣在活动槽（12）内部，第一半环和第二半环组装成环套（6）；

利用固定螺杆（10）和连接装置配合对环套（6）进行限定，确保环套（6）与磨轮（1）的紧密贴合。

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