CN115026721A - 具有恒张力消隙补偿结构的cbn砂轮组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其解决了现有磨床采用CBN砂轮进行高速/超高速磨削时，CBN砂轮基体与法兰盘之间的惯性分离导致的砂轮工作时刚性不够、虚接、让刀导致的工件表面质量差甚至形位公差的技术问题，其包括CBN砂轮、CBN砂轮法兰盘、胀紧套，CBN砂轮法兰盘的中部设有阶梯轴部位，阶梯轴部位的外圆周设有环槽，阶梯轴部位设有第一注入通道和第二注入通道，第一注入通道、第二注入通道分别与环槽连通，胀紧套套在CBN砂轮法兰盘的阶梯轴部位上并进行过盈配合；阶梯轴部位的环槽与胀紧套的内壁之间形成压力腔；CBN砂轮与CBN砂轮法兰盘连接，压力腔、第一注入通道和第二注入通道充满液态塑料。本发明广泛用于高速/超高速磨床。

Description

具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件

技术领域

本发明涉及磨床技术领域，具体而言，涉及一种具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件。

背景技术

在磨床技术领域，目前常规磨床通常采用砂轮线速度≦50m/s的刚玉砂轮进行磨削。

近些年来，随着科学技术的快速进步，磨削技术已经发展到线速度高、金属比切除率高、加工后零件表面质量好的超高速磨削。尤其是高线速CBN砂轮的研制、推广和应用，使得以国外欧美、日本为代表的国家实验室、逐步到各知名品牌厂家，已经在该领域占据绝对领先水平，早在90年代末就已经有200m/s的产品应用于其自身国内的汽车等行业，迅速优化提高其流水线的设备配置、工序能力提升、产品质量的提升与稳固，尤其是生产效率大幅度提升，大大促进其各自国家的产业发展。当前国外实验室可以稳定在500m/s水平。国外已经市场化推广使用的产品的线速度可以达到150-200m/s，主要用于以汽车行业为典型代表的轴类零件的高效精密加工。

国内高速/超高速磨床起步较晚，目前国内以某高校的重点实验室为代表的科研型产品的线速度可以达到250m/s，国内磨床厂家近些年开发的高速磨床开始逐步提高至80-120m/s。

参考说明书附图中的图1，常规磨床通常采用刚玉砂轮进行磨削，刚玉砂轮1通常采用刚玉砂轮法兰盘2进行内孔、内端面定位，砂轮压盘3与刚玉砂轮1通过雌口完成内孔和左端面定位，同时砂轮压盘3与刚玉砂轮法兰盘2通过内孔完成轴心定位，通过锁紧螺钉4将刚玉砂轮1夹紧，通过调整平衡块5的位置完成砂轮的手动静平衡；从图1可以看出，刚玉砂轮1与刚玉砂轮法兰盘2之间为小间隙配合，因刚玉砂轮为模具浇注成型工艺制造而成，很难做到二者之间精准配合，但因为砂轮线速度低，且在常规磨削工艺要求下，该处间隙因素对零件表面质量和几何精度影响可以忽略不记，故而常规传统磨床对此处未进行处理。总之，刚玉砂轮线速度低、且磨削后表面质量和几何精度要求不高，通常不做刚玉砂轮1与刚玉砂轮法兰盘2间隙处理。

在高速/超高速磨削时，通常采用直径Φ300mm的CBN砂轮，砂轮采用钢基体多层涂敷超硬磨料技术，其中基体与法兰盘之间通常采用便于安装、拆卸的小间隙过度配合，砂轮转速可以达到5000转/分(80m/s)～7645转/分(120m/s)，砂轮线速度越高，主轴转速越高，惯性离心力越大，CBN砂轮基体与法兰盘之间的惯性分离导致的砂轮工作时刚性不够、虚接、让刀导致的工件表面质量差甚至形位公差的缺陷问题，因此在砂轮正常各自状态下(冷却、动平衡等磨床整体工况正常)，CBN砂轮基体内孔与法兰盘之间的间隙需要进行必要的消隙处理。

发明内容

本发明就是为了解决现有磨床采用CBN砂轮进行高速/超高速磨削时，CBN砂轮基体与法兰盘之间的惯性分离导致的砂轮工作时刚性不够、虚接、让刀导致的工件表面质量差甚至形位公差的技术问题，提供了一种具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件。

本发明专利立足于该高速/超高速磨床其它各项技术指标、性能达标的前提下，如砂轮平衡、冷却充足、控制智能化达标等工况下。

本发明提供一种具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，包括CBN砂轮、CBN砂轮法兰盘、胀紧套、锁紧螺钉、第一预紧螺钉和第二预紧螺钉，CBN砂轮法兰盘的中部设有阶梯轴部位，阶梯轴部位的外圆周设有环槽，阶梯轴部位设有第一注入通道和第二注入通道，第一注入通道与环槽连通，第二注入通道与环槽连通；第一注入通道的入口设有内螺纹，第二注入通道的入口设有内螺纹；

胀紧套套在CBN砂轮法兰盘的阶梯轴部位上并进行过盈配合；阶梯轴部位的环槽与胀紧套的内壁之间形成压力腔；CBN砂轮与CBN砂轮法兰盘通过端面、内孔定位，并通过锁紧螺钉固定连接；环槽的宽度小于CBN砂轮的厚度；压力腔、第一注入通道和第二注入通道充满液态塑料、胶或者油，第一预紧螺钉与第一注入通道入口处的内螺纹连接；第二预紧螺钉与第二注入通道入口处的内螺纹连接。

优选地，CBN砂轮法兰盘上连接有平衡块。

优选地，胶为硅酮黑胶。

优选地，油位黄油、硅油或矿物油。

优选地，胀紧套与阶梯轴部位过盈配合量为3～5μm。

本发明的有益效果是，消隙结构设计巧妙、实用、成本低，本发明针对高线速(主要以线速度80-120m/s为主)磨床砂轮法兰盘动态消隙问题，以确保高线速砂轮动态工作时状态稳定，磨削后的零件表面波纹度、粗糙度、尺寸精度等指标稳定，满足工业化量产的产业要求。

本发明进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是常规磨床中刚玉砂轮安装结构图；

图2是CBN砂轮通过消隙结构安装的结构示意图；

图3是图2所示结构中，CBN砂轮法兰盘上设置的压力腔和注入通道的结构示意图；

图4是图3中M处的局部放大图。

图中符号说明：

1.刚玉砂轮，2.刚玉砂轮法兰盘，3.砂轮压盘，4.锁紧螺钉，5.平衡块；6.CBN砂轮，7.CBN砂轮法兰盘，7-1.阶梯轴部位，7-1-1.环槽，7-1-2.第一注入通道，7-1-2-1.内螺纹，7-1-3.第二注入通道，8.胀紧套，9.液态塑料，10.第一预紧螺钉，11.锁紧螺钉，12.第二预紧螺钉。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2-4所示，具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件包括CBN砂轮6、CBN砂轮法兰盘7、胀紧套8、锁紧螺钉11、第一预紧螺钉10、第二预紧螺钉12，CBN砂轮法兰盘7的中部设有阶梯轴部位7-1，阶梯轴部位7-1的外圆周设有环槽7-1-1，阶梯轴部位7-1设有第一注入通道7-1-2、第二注入通道7-1-3，第一注入通道7-1-2与环槽7-1-1连通，第二注入通道7-1-3与环槽7-1-1连通；第一注入通道7-1-2的入口设有内螺纹7-1-2-1，同理第二注入通道7-1-3的入口也设有内螺纹。胀紧套8套在CBN砂轮法兰盘7的阶梯轴部位7-1上并进行过盈配合。阶梯轴部位7-1的环槽7-1-1与胀紧套8的内壁之间形成压力腔。CBN砂轮6与CBN砂轮法兰盘7通过端面、内孔完成CBN砂轮定位，再通过锁紧螺钉11将CBN砂轮6和CBN砂轮法兰盘7固定安装在一起。环槽7-1-1的宽度L1小于CBN砂轮6的厚度L2。从第一注入通道7-1-2的入口注入液态塑料9(液态塑料9是固态的塑料颗粒被熔融后形成的)，液态塑料充满环槽7-1-1与胀紧套8的内壁之间的压力腔，第一注入通道7-1-2和压力腔中均充满液态塑料，第一预紧螺钉10与第一注入通道7-1-2的入口处的内螺纹7-1-2-1连接从而将第一注入通道7-1-2的入口堵住实现密封；同理，从第二注入通道7-1-3的入口注入液态塑料，液态塑料充满环槽7-1-1与胀紧套8的内壁之间的压力腔，第二注入通道7-1-3和压力腔中均充满液态塑料，第二预紧螺钉12与第二注入通道7-1-3的入口处的内螺纹连接从而将第二注入通道7-1-3的入口堵住实现密封。

因此，本领域技术人员能够理解，一定时间后，液态塑料就会凝固，凝固后就具有塑性变形的特性，上述结构最大限度地减小了CBN砂轮6的内孔与阶梯轴部位7-17之间的间隙。

胀紧套8与阶梯轴部位7-1过盈配合量优选为3～5μm。

对于环槽7-1-1的宽度L1小于CBN砂轮6的厚度L2，优化的取值是L1是L2的1/3～1/2。

需要说明的是，第一注入通道7-1-2、第二注入通道7-1-3和压力腔中填充的液态塑料也可以用黄油、硅油或矿物油代替，也可以用硅酮黑胶代替。也就是说用胶、油也能适用。

下面介绍上述具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件的装配工艺：

第一步，先制作各零件；

第二步，将胀紧套8套在CBN砂轮法兰盘7的阶梯轴部位7-1上并进行过盈配合；

第三步，使CBN砂轮6与CBN砂轮法兰盘7通过端面、内孔完成CBN砂轮定位，锁紧螺钉11按照0.15—0.2MPa预紧，然后按照机床正常装配工艺要求，在CBN砂轮法兰盘7上连接平衡块，完成静平衡、在线动平衡等工序，在机床按要求完成热机后，用扭矩扳手二次紧定锁紧螺钉11，实现CBN砂轮6与CBN砂轮法兰盘7的预压消隙；

第四步，从第一注入通道7-1-2、第二注入通道7-1-3的入口注入液塑填充料，使环槽7-1-1与胀紧套8的内壁之间的压力腔充满液塑填充料，第一注入通道7-1-2和第二注入通道7-1-3自然也充满液塑填充料，然后用第一预紧螺钉10与第一注入通道7-1-2的入口处的内螺纹7-1-2-1连接从而将第一注入通道7-1-2的入口堵住实现密封，用第二预紧螺钉12与第二注入通道7-1-3的入口处的内螺纹连接从而将第二注入通道7-1-3的入口堵住实现密封。

本发明专利机械结构和合理的工艺、工序配套使用方可实现高速/超高速CBN砂轮工作状态时解决俗称高速“涨孔”问题。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。

Claims (5)

1.一种具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其特征在于，包括CBN砂轮、CBN砂轮法兰盘、胀紧套、锁紧螺钉、第一预紧螺钉和第二预紧螺钉，所述CBN砂轮法兰盘的中部设有阶梯轴部位，所述阶梯轴部位的外圆周设有环槽，所述阶梯轴部位设有第一注入通道和第二注入通道，所述第一注入通道与环槽连通，所述第二注入通道与环槽连通；所述第一注入通道的入口设有内螺纹，所述第二注入通道的入口设有内螺纹；

所述胀紧套套在CBN砂轮法兰盘的阶梯轴部位上并进行过盈配合；所述阶梯轴部位的环槽与胀紧套的内壁之间形成压力腔；所述CBN砂轮与CBN砂轮法兰盘通过端面、内孔定位，并通过锁紧螺钉固定连接；所述环槽的宽度小于CBN砂轮的厚度；所述压力腔、第一注入通道和第二注入通道充满液态塑料、胶或者油，所述第一预紧螺钉与第一注入通道入口处的内螺纹连接；所述第二预紧螺钉与第二注入通道入口处的内螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其特征在于，所述CBN砂轮法兰盘上连接有平衡块。

3.根据权利要求1或2所述的具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其特征在于，所述胶为硅酮黑胶。

4.根据权利要求1或2所述的具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其特征在于，所述油位黄油、硅油或矿物油。

5.根据权利要求1或2所述的具有恒张力消隙补偿结构的CBN砂轮组件，其特征在于，所述胀紧套与阶梯轴部位过盈配合量为3～5μm。

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