CN116638382A - 一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工艺技术领域,涉及一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法。包括:步骤一:测量并记录小尺寸内花键热处理硬化后的变形情况,确定研磨余量;步骤二:将不同研磨余量需求的工件进行分类,查找或定制对应研磨棒和研磨膏;步骤三:确定单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P,步骤四:将工件安装在夹具上,安装研磨棒,完成对刀,涂抹研磨膏,将对刀后的研磨棒插入待加工花键中,保证待加工花键与研磨棒全长接触,补充研磨膏,设置预紧力矩和振动参数,开始振动研磨,对花键两个侧面分别研磨,研磨时间结束后,进行复测核验,调整加工参数,确定首件加工参数,编制本批次临时工艺。

Description

一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法
技术领域
本发明属于工艺技术领域,涉及小尺寸硬化内花键精加工工艺,特别是一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法。
背景技术
内花键作为一种重要的零部件连接方式,在航空、航天、航海、地面车辆传动系统中被广泛应用。花键连接具有传递扭矩且允许零部件微量轴向窜动的特性,因此在传动系统运行过程中,花键表面摩擦强度较高,通过热处理表面强化工艺提升花键表面硬度和耐磨性已经是花键制造工艺中必不可少的一部分。然而,热处理过程不可避免的使花键产生一定程度的变形,对于航空、航天等领域中精度要求较高的零部件,花键通常在热后还需精加工恢复花键精度,此时的花键表面已经过强化,并伴有变形,高硬度和磨削量不均极易产生烧伤和裂纹,加工质量较低。此外受到小尺寸或小空刀槽影响,小尺寸硬化内花键难于甚至无法使用常规砂轮进行精加工磨削,其二次精度恢复的效率极低。小尺寸硬化内花键加工合格率和效率低下长期无法解决。
针对无法使用普通砂轮磨削加工的,为保证小尺寸硬化内花键的制造精度,现有方法主要包括热处理型芯方法、内磨臂磨削方法、分级研磨棒研磨法、电解和电火花加工方法。其中热处理型芯方法技术成熟度要求较高,常出现型芯与工件同时变形,此时仍然需要精度二次恢复,内磨臂磨削和分级研磨棒研磨法应用于Φ10mm~Φ25mm内花键磨削,仍然受到空刀槽尺寸的影响,磨削效率低,分级研磨棒研磨法效率更低且难以保证齿形齿向要求,电解和电火花加工方法用于Φ10mm以下的超小内花键加工,电解加工受工件结构影响,去除量均匀性较难保证,电火花加工方法产生重熔层需再次处理,此外二者还均受材料导电性影响。上述方法在实际加工中加工效率和质量难以权衡,均未达到理想效果。
发明内容
发明目的:提供一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法,实现并提高小尺寸硬化内花键加工效率和质量。
技术方案:
一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法,包括:
步骤一:使用内径千分表测量并记录小尺寸内花键热处理硬化后的变形情况,对照图纸要求确定研磨余量;
步骤二:按照下研磨方式分类表将不同研磨余量需求的工件进行分类,查找或定制对应研磨棒和研磨膏;
研磨方式分类表
步骤三:确定粗研磨、半精研磨以及精密研磨情况下的单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P,
步骤四:将工件安装在夹具上,安装研磨棒,完成对刀,涂抹研磨膏,将对刀后的研磨棒插入待加工花键中,保证待加工花键与研磨棒全长接触,补充研磨膏,设置预紧力矩和振动参数,开始振动研磨,研磨过程中需根据需求持续补充研磨膏或磨削液,并适时调节预紧力矩发方向,对花键两个侧面分别研磨,研磨时间结束后,进行复测核验,调整加工参数,确定首件加工参数,编制本批次临时工艺。
进一步地,步骤一中,小尺寸内花键小径尺寸为Φ7mm~Φ30mm尺寸的内花键,以及小于Φ7mm,但花键模数适当,仍可加工出强度足够的研磨棒的内花键或者大于Φ30mm,但受到空刀槽等限制,磨削效率较低的内花键。
进一步地,步骤二中,半精研磨膏包括800目石英砂微粉46%,混合脂28%,油酸26%。
进一步地,步骤二中,精研磨膏包括1250目石英砂微粉40%,混合脂32%,油酸28%。
进一步地,步骤二中,精密研磨棒材料为高速钢,研磨棒表面横向分布宽10μm,深度7μm,间距30μm的直线交叉纹理,交叉角度为30°。
进一步地,步骤二中,粗研研磨棒为800目粒度的电镀金刚石成型研磨棒,金刚石电镀层为单层厚度20微米,研磨棒为铸铁成型研磨棒。
进一步地,内花键为9310钢或第三代齿轮钢。
进一步地,步骤三,确定粗研磨、半精研磨以及精密研磨情况下的单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P,具体根据下表确定:
研磨参数选用表
有益效果:
通过小尺寸硬化内花键振动研磨方法的小行程技术手段,规避了传统研磨方式磨削强度不均匀,突破了空刀槽尺寸限制,此外,通过其高频技术手段,弥补小行程磨削的低效率缺陷,通过合适的研磨剂配比克服了传统研磨方式研磨剂分布不均匀、流失过快的缺点。针对不同去除量需,通过采用不同研磨棒、研磨剂和振动研磨参数的技术手段,实现各余量下的小尺寸硬化内花键的高质量、高效研磨。
附图说明
图1为本发明方法步骤流程图;
图2为本发明精密研磨研磨棒示意图;
图3为本发明粗研磨研磨棒示意图;
图4为本发明实施例中硬化内花键齿轮示意图。
具体实施方式
本发明的方法能够实现Φ7mm以上的小尺寸硬化内花键的高效加工,并且能够保证齿形和齿向偏差满足要求。
本发明的一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法采用轴向高频微米级振幅的往复振动,取代小尺寸花键厘米级往复运动研磨动作,并针对振动研磨开发定制化配比的研磨膏、研磨棒、夹具和台架,为小尺寸硬化内花键定制开发了振动研磨方法。该方法凭借微米级振幅磨削克服了厘米级研磨沿轴向磨削强度不均匀、难保证齿形齿向,小空刀槽的限制难加工等显著缺点,并且微分了磨削量,加工精度容易保证,振动的高频特性确保微分磨削量后的效率提升,配合专用研磨膏和研磨棒、夹具和台架,实现小尺寸硬化内花键的高质、高效加工。
本发明公开的一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法,包括以下步骤:
步骤一:使用内径千分表测量并记录本批次Φ7mm~Φ30mm的小尺寸内花键热处理硬化后的变形情况,对照图纸要求确定研磨余量。通过测量,确定加工需求。
步骤二:按照下研磨方式分类表将不同研磨余量需求的工件进行分类,查找或定制对应研磨棒和研磨膏。针对不同加工需求,采用针对性加工条件,以保证加工质量和效率。
研磨方式分类表
步骤三:按照如下研磨参数选用表选用单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P。对于9310钢和第三代齿轮钢,适用于以下参数。针对不同加工需求,采用针对性加工参数,以保证加工质量和效率。
研磨参数选用表
步骤四:将工件安装在夹具上,安装研磨棒,完成对刀,涂抹研磨膏,将对刀后的研磨棒插入待加工花键中,保证待加工花键与研磨棒全长接触,补充研磨膏,设置预紧力矩和振动参数,开始振动研磨,研磨过程中需根据需求持续补充研磨膏或磨削液,并适时调节预紧力矩发方向,对花键两个侧面分别研磨。通过预紧技术手段,保证研磨棒和研磨剂与被加工花键贴合,实现有效研磨。研磨时间结束后,进行复测核验,调整加工参数,确定首件加工参数,编制本批次临时工艺。通过固化工艺及其参数,保证加工效率和稳定性。
本发明适用于Φ7mm~Φ30mm内径尺寸的硬化内花键的振动研磨加工,但是对于小于Φ7mm尺寸,但花键模数适当,仍可加工出强度足够的研磨棒的,或大于Φ30mm尺寸,但受到空刀槽等限制,磨削效率较低的也使用本方法。
本发明开发的半精研磨膏配比为,800目石英砂微粉46%,混合脂28%,油酸26%,煤油少许。精研磨膏配比,1250目石英砂微粉40%,混合脂32%,油酸28%,煤油少许。
精密研磨棒材料为高速钢,研磨棒表面横向分布宽10μm,深度7μm,间距30μm的直线交叉纹理,交叉角度为30°。
粗研研磨棒为20微米(800目)粒度的电镀金刚石成型研磨棒,金刚石电镀层为单层厚度20微米,研磨棒基体材料为铸铁成型研磨棒。
振动磨削过程中,研磨棒与被加工花键表面在研磨膏或磨削液介入的同时,一定大小的持续压力是必要的,夹具底部与伺服电机连接,由伺服电机提供持续可设置的预紧力矩。
实施例:
步骤一:如图4所示的内花键齿轮,使用内径千分表测量并记录本批次的小尺寸内花键热处理硬化后的变形情况,花键中部尺寸平均为19.42mm,图纸要求中部尺寸19.51±0.02mm,确定研磨余量为最小为0.07mm。
步骤二:按照下研磨方式分类表确定研磨方式为半精研磨+精密研磨,采用研磨棒为精密研磨棒,采用研磨膏为半精研+精研磨膏,查找或定制对应研磨棒和研磨膏。
研磨方式分类表
步骤三:该齿轮材料为9310钢,经过热处理强化后,其花键表面硬度约为HRC60~63,在常加工零件中偏硬,应该选择较高加工参数,因此选择:
半精研磨预紧力矩T=0.5N/m,单侧研磨时间t=7min,振幅A=90μm,频率f=10KHz,功率P=70%。
精研磨预紧力矩T=0.2N/m,单侧研磨时间t=6min,振幅A=55μm,频率f=20KHz,功率P=50%。
研磨参数选用表
步骤四:将工件安装在夹具上,安装研磨棒,完成对刀,涂抹半精加工研磨膏,将对刀后的精加工研磨棒插入待加工花键中,保证待加工花键与研磨棒全长接触,补充研磨膏,设置预紧力矩和振动参数,开始半精加工振动研磨,双侧各研磨7min后,清洗后采用内径千分表测量,中部尺寸为19.46mm,对照图纸要求中部尺寸19.51±0.02mm,需最少精研尺寸为0.03mm。
更换精研研磨膏,更新精研参数,开始精研磨加工,双侧各研磨6min后,清洗后采用内径千分表测量,中部尺寸为19.50mm,符合照图纸中部尺寸19.51±0.02mm的要求。该加工方式及加工参数符合本批次加工要求,可作为本批次小尺寸硬化内花键加工的标准临时工艺。

Claims (8)

1.一种小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,包括:
步骤一:使用内径千分表测量并记录小尺寸内花键热处理硬化后的变形情况,对照图纸要求确定研磨余量;
步骤二:按照下研磨方式分类表将不同研磨余量需求的工件进行分类,查找或定制对应研磨棒和研磨膏;
研磨方式分类表
步骤三:确定粗研磨、半精研磨以及精密研磨情况下的单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P,
步骤四:将工件安装在夹具上,安装研磨棒,完成对刀,涂抹研磨膏,将对刀后的研磨棒插入待加工花键中,保证待加工花键与研磨棒全长接触,补充研磨膏,设置预紧力矩和振动参数,开始振动研磨,研磨过程中需根据需求持续补充研磨膏或磨削液,并适时调节预紧力矩发方向,对花键两个侧面分别研磨,研磨时间结束后,进行复测核验,调整加工参数,确定首件加工参数,编制本批次临时工艺。
2.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤一中,小尺寸内花键小径尺寸为Φ7mm~Φ30mm尺寸的内花键,以及小于Φ7mm,但花键模数适当,仍可加工出强度足够的研磨棒的内花键或者大于Φ30mm,但受到空刀槽等限制,磨削效率较低的内花键。
3.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤二中,半精研磨膏包括800目石英砂微粉46%,混合脂28%,油酸26%。
4.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤二中,精研磨膏包括1250目石英砂微粉40%,混合脂32%,油酸28%。
5.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤二中,精密研磨棒材料为高速钢,研磨棒表面横向分布宽10μm,深度7μm,间距30μm的直线交叉纹理,交叉角度为30°。
6.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤二中,粗研研磨棒为800目粒度的电镀金刚石成型研磨棒,金刚石电镀层为单层厚度20微米,研磨棒为铸铁成型研磨棒。
7.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,内花键为9310钢或第三代齿轮钢。
8.根据权利要求1所述的小尺寸硬化内花键振动研磨方法,其特征在于,步骤三,确定粗研磨、半精研磨以及精密研磨情况下的单侧预紧力矩T、单侧研磨时间t、振动发生器振幅A、f、功率P,具体根据下表确定:
研磨参数选用表
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