專利名稱：一種圓錐面磨削方法
技術領域：
本發明屬于圓錐面磨削技術領域，涉及外圓錐面的磨削，特別涉及一種外圓錐面高面形精度磨削方法。
背景技術：
圓錐面是一種較常見的基本表面，在機械零件、密封組件以及光學器件中得到了廣泛應用。公知的圓錐面磨削方法還存在著不足。例如在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上采用平型砂輪的圓柱面或將平型砂輪的圓柱面修成適當圓錐面并采用橫向磨削法加工圓錐面時，需要使砂輪工作表面寬度大于被磨削圓錐面母線寬度，由于在全寬范圍內砂輪的一部分不起磨削作用，因此砂輪的磨損是非均勻的；當磨削余量沿工件軸向分布不均勻時也會使砂輪產生非均勻磨損，砂輪的非均勻磨損直接導致了被加工表面的面形誤差。在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上采用平型砂輪圓柱面并采用縱向磨削方法加工圓錐面時，材料去除主要集中在砂輪圓柱面靠近邊緣部分，因而靠近圓柱面邊緣部分磨損較快，即使剛修整過的砂輪圓柱面是平直的，隨著磨削過程的持續進行，砂輪圓柱面靠近邊緣部分也將因過快磨損而逐漸倒圓，因此也存在砂輪非均勻磨損問題。采用縱向磨削方法加工圓錐面時，工件需要做回轉運動和縱向往復移動才能使砂輪工作表面完全覆蓋被加工表面，由于工件往復移動速度較低，砂輪需要相當多的轉數才能完全遍歷工件被加工表面一次，除了砂輪工作表面的非均勻磨損影響面形精度以外，沿徑向的均勻磨損也會影響磨削生成表面的面形精度。尤其在加工鈦合金、碳化鎢、碳化硅、氮化硅氧化鋁等難加工材料時，砂輪磨損更加嚴重，為了使磨削得以進行，往往需要對砂輪進行頻繁修整，頻繁修整砂輪不僅降低加工效率，而且加快砂輪損耗。采用縱向磨削方法加工圓錐面時，砂輪與工件的接觸寬度不是恒定不變的，例如當砂輪磨削工作表面前緣越出被加工圓錐面兩端時砂輪與工件僅為局部接觸，因此磨削時磨削力不是恒定不變的，而且磨削力作用點的位置是隨著工件縱向進給運動而時刻變化的，這勢必使工件和機床產生變形，進而影響工件面形精度。
發明內容
本發明的目的是提供一種圓錐面磨削方法，該方法克服了上述公知的圓錐面磨削方法的不足，能夠實現外圓錐面高面形精度磨削。理論和實驗研究表明，采用回轉工作臺帶動工件回轉和端面寬度比較窄的杯形砂輪的端面做切入磨削且杯形砂輪回轉軸線與工作臺回轉軸線不共面時，杯形砂輪磨削工作表面的中徑圓周繞回轉工作臺的回轉軸線向過回轉工作臺回轉軸線的平面的旋轉投影為一封閉、光滑、非多項式曲線。當對杯形砂輪中徑、杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角、杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離這四個參數適當取值時，杯形砂輪磨削工作表面的中徑圓周繞回轉工作臺回轉軸線向過回轉工作臺回轉軸線的平面 的旋轉投影上存在著一段曲率極小的曲線段，這段曲線可以看成以此曲線段兩端點為端點 的一段線段的高度近似。由于實際磨削生成表面的徑向輪廓線是杯形砂輪磨削工作表面的 中徑圓周繞回轉工作臺回轉軸線向過回轉工作臺回轉軸線的平面的旋轉投影的一部分，因 此采用回轉工作臺帶動工件回轉和端面寬度比較窄的杯形砂輪的端面做切入磨削來加工 圓錐面是可行的。本發明采用如下技術方案來實現采用一個杯形砂輪、一個回轉工作臺、一個直線移動平臺和一個距離調整機構。回 轉工作臺將工件夾持在回轉工作臺中心并帶動工件繞回轉工作臺的回轉軸線回轉。杯形砂 輪安裝在砂輪軸上，該砂輪軸帶動杯形砂輪繞其回轉軸線做回轉運動。杯形砂輪磨削工作 表面的寬度為1 5毫米，杯形砂輪中徑為40 600毫米。該直線移動平臺帶動杯形砂輪 遠離或靠近回轉工作臺以便杯形砂輪能夠做快進運動、進給運動和后退運動。杯形砂輪回 轉軸線與回轉工作臺回轉軸線不共面。通過該距離調整機構改變杯形砂輪磨削工作表面中 徑圓周的圓心與回轉工作臺回轉軸線相對距離。杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度、過杯形砂輪磨削工作 表面中徑圓周最低點和杯形砂輪的回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周 的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心 到回轉工作臺回轉軸線的距離需要設定。根據被加工圓錐面的徑向輪廓傾角、、內半徑&和外半徑民以及所用杯形砂輪磨 削工作表面中徑Dw四個參數計算得到所需要設定的杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺 回轉軸線的傾斜角度a、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪回轉軸線的 平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角3 以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離Rd。給定Y、Rp R2和Dw后，a、P和Rd可分別由下式確定
權利要求
1.一種圓錐面磨削方法，采用一個回轉工作臺、一個杯形砂輪、一個直線移動平臺和一個距離調整機構，其中回轉工作臺將工件夾持在回轉工作臺中心并帶動工件繞回轉工作臺的回轉軸線回轉，杯形砂輪磨削工作表面寬度為I 5毫米,杯形砂輪中徑為40 600 毫米，杯形砂輪安裝在砂輪軸上，該砂輪軸帶動杯形砂輪繞其回轉軸線做回轉運動，直線移動平臺帶動杯形砂輪遠離或靠近回轉工作臺以便杯形砂輪做快速運動、進給運動和后退運動，通過該距離調整機構改變杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心與回轉工作臺回轉軸線相對距離，杯形砂輪回轉軸線與回轉工作臺回轉軸線不共面，其特征是杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離需要設定。
2.根據權利要求I所述的一種圓錐面磨削方法，其特征在于，根據被加工圓錐面的徑向輪廓傾角Y、內半徑R1和外半徑R2以及所用杯形砂輪中徑Dw計算得到所需要設定的杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度α、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪的回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角β以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離Rd。
3.根據權利要求2所述的一種圓錐面磨削方法，其特征在于，α、β和Rd分別由下列四個方程組之一計算得到(I)方程組I :^ Rd = ^jDl ^R1+I^fCOS β =° '丨COS YIRi⑵方程組2 α = Y+D2w sm2Rd(3)方程組3O!/Vl + 4(tan4 f + tan2
4.根據權利要求I和2所述的一種圓錐面磨削方法，其特征在于，當磨削圓錐面剛好完成時，杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離等于設定值。
全文摘要
一種圓錐面磨削方法，屬于圓錐面磨削技術領域。其特征是采用回轉工作臺帶動工件回轉和端面寬度比較窄的杯形砂輪的端面做切入磨削，杯形砂輪回轉軸線相對于回轉工作臺回轉軸線的傾斜角度、過杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周最低點和杯形砂輪回轉軸線的平面與過杯形砂輪磨削作用面中徑圓周的圓心和回轉工作臺回轉軸線的平面的夾角以及杯形砂輪磨削工作表面中徑圓周的圓心到回轉工作臺回轉軸線的距離需要根據被加工圓錐面內半徑、外半徑和徑向輪廓傾角以及所用杯形砂輪中徑來設定。本發明的效果和益處是能夠實現外圓錐面的高面形精度磨削，加工效率高，成本低。
文檔編號B24B5/14GK102601691SQ20121010080
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者康仁科, 郭東明, 霍鳳偉 申請人:大連理工大學