專利名稱：兩端面面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法及磨床的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種雙端面零件的加工方法和加工設備，具體涉及一種對軸承環(huán)、摩擦片、閥片及墊圈等兩端面面積不等的環(huán)狀金屬零件進行高精度雙面磨削加工的方法及磨床。
背景技術(shù)：
如圖1-2所示的雙端面環(huán)狀金屬零件，被廣泛應用于汽車、拖拉機、內(nèi)燃機等行業(yè)的各種機械機構(gòu)，如汽車變速箱、發(fā)動機中的墊片、內(nèi)燃機中的活塞環(huán)等。這類零件為圓盤形或環(huán)形，特點是材質(zhì)一般為20Cr或20#鋼，零件厚度為5-10mm，圓盤形或環(huán)形件的外徑尺寸在50-80mm之間，環(huán)形件的孔為圓孔或矩齒及花鍵齒，其端面特征為兩端面表面積不等， 大端為整面或開有不同形狀和數(shù)量的儲油槽，小端面一般有斜臺，需要車削加工成型。此類零件在功能上一般起到定位或調(diào)整作用，因而對厚度和尺寸精度的要求高，尤其是對端面平面度、平行度、粗糙度要求極高；產(chǎn)品使用功能和材料選用決定了零件需經(jīng)碳氮共滲淬火處理，熱處理后的工序應保持硬度層的均勻性，熱處理的技術(shù)要求為碳氮共滲，有效硬化層深(HV1550)0. 3-0. 5，表面硬度 HVlO 彡 650。精磨削工序一般作為此類零件生產(chǎn)的最后工序，常見的磨削方法有1.采用臥軸雙端面磨床磨削。此方法磨削厚度到設計要求尺寸時，常會出現(xiàn)零件的大端面未能全部磨出，平面度達不到要求，兩端面磨削的余量不等，硬度層的均勻性保證不了。2.采用杭州機床廠型號為M7160X16/HZ的臥軸矩臺平面磨床(下文均簡稱為 M7160平面磨床)磨削。此方法需反復翻面磨削，平面度僅能達到0.04mm，尚需鉗工進行手工校正才能達到0. 03mm的要求，因而效率極低，每8小時一班僅能磨削200余件。3.采用立軸圓臺平面磨床與M7160平面磨床配合磨削。此方法先用立軸圓臺平面磨床對零件兩個端面分別進行粗磨，每面預留0. 04的精磨量，再用M7160平面磨床對零件兩個端面分別進行精磨(仍需鉗工校正平面度)，每8小時一班可磨削400余件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對兩端面面積不等環(huán)狀零件在厚度、粗糙度、平面度、平行度等方面的高精度要求，以及采用常用磨削方法難以滿足要求、加工效率低下的現(xiàn)狀，提出一種兩端面面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法及磨床，可完全達到或超過產(chǎn)品厚度、粗糙度、平面度、平行度等要求，同時極大地提高生產(chǎn)效率，能夠廣泛應用于汽車、拖拉機、內(nèi)燃機等此類零配件的生產(chǎn)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為兩端面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法，其特征在于它包括如下步驟1)設備準備采用臥軸雙端面磨床；2)設備改造在臥軸雙端面磨床輔助磨削系統(tǒng)的控制電路中添加一個電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，使臥軸雙端面磨床的輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)需要進行無極調(diào)速；3)導軌選擇根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件的厚度，選擇上、下專用的導軌，所選導軌的厚度小于環(huán)狀零件毛坯件厚度約1 2. 5mm ；4)導軌裝調(diào)調(diào)整上、下導軌，使其工作面對稱中心約高于輔助砂輪中心1mm，同時調(diào)整上、下導軌工作面間垂直距離使其大于環(huán)狀零件毛坯件外徑約2mm ；5)開啟磨床冷卻系統(tǒng)開啟臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)，需保證流量適中；6)啟動基準砂輪及輔助砂輪設定基準砂輪及輔助砂輪的轉(zhuǎn)速均為760r/min，并啟動；7)修整基準砂輪和輔助砂輪同時修整基準砂輪和輔助砂輪若干次，直到砂輪湍面修平為止；8)關(guān)閉冷卻系統(tǒng)關(guān)閉臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)；9)調(diào)整基準砂輪工作面與進口導板端面的位置調(diào)整基準砂輪的工作面，使其與進口導板端面的距離為0. 03 0. 06mm ；10)調(diào)整輔助砂輪與基準砂輪的夾角當主要控制環(huán)狀零件毛坯件的厚度公差和 /或粗糙度時，調(diào)整輔助砂輪使其與基準砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進口大、出口小，差值為工件磨削量的2/3 ；當主要控制環(huán)狀零件毛坯件的平面度和/或平行度時，調(diào)整輔助砂輪使其與基準砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進口小、出口大，差值為0. 05；11)調(diào)整基準和輔助砂輪的進、出口間隙根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件的厚度來調(diào)整輔助砂輪，使小端處進、出口間隙為環(huán)狀零件毛坯件的厚度；12)開啟磨床冷卻系統(tǒng)開啟臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)至最大；13)計算變頻數(shù)根據(jù)兩端面面積不等環(huán)狀零件的兩端面積比，計算輔助磨削系統(tǒng)的變頻數(shù)，經(jīng)試用，不理想則作適當調(diào)整；每種零件調(diào)試好后作記錄，以便調(diào)用；14)根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整輔助砂輪轉(zhuǎn)速開啟電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，根據(jù)步驟1 計算所得的變頻數(shù)，調(diào)整臥軸雙端面磨床的輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速；15)開啟基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)同時啟動基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)；16)設定送料速度速度為2 9m/min ；設定原則環(huán)狀零件毛坯件外徑大，則速度低；環(huán)狀零件毛坯件外形為齒形，則較圓形慢；毛坯件硬度高，則速度低；每種零件調(diào)試好后作記錄，以便調(diào)用；17)碼放環(huán)狀零件毛坯件將環(huán)狀零件毛坯件整齊地碼放在臥軸雙端面磨床的自動送料器上，環(huán)狀零件毛坯件的大端面必須位于基準砂輪一側(cè)；18)開動送料系統(tǒng)開動臥軸雙端面磨床的自動送料器，使環(huán)狀零件毛坯件按步驟16)設定的送料速度送進、下落并沿上、下導軌勻速向前推進；19)雙端面磨削環(huán)狀零件毛坯件環(huán)狀零件毛坯件順序進入并穿過臥軸雙端面磨床的基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)進行雙端面磨削；20)磨削出口處收集環(huán)狀零件毛坯件在臥軸雙端面磨床的磨削出口處集中收集經(jīng)過磨削的環(huán)狀零件毛坯件；21)重復磨削直至結(jié)束半精磨將磨削出口處收集的環(huán)狀零件毛坯件再返回自動送料器，重復以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件厚度大于設計最大厚度0. 01-0. 02mm時，得到符合要求的半精磨環(huán)狀零件，結(jié)束半精磨過程；對于環(huán)狀零件毛坯件的批量半精磨磨削，需隨時檢查環(huán)狀零件毛坯件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀量，使磨削過相同次數(shù)的環(huán)狀零件毛坯件的厚度基本一致；22)最后一次精磨按照上述步驟7)開始，對半精磨環(huán)狀零件進行另一輪循環(huán)操作；對半精磨環(huán)狀零件的精磨磨削，需隨時檢測半精磨環(huán)狀零件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀量，使半精磨環(huán)狀零件的厚度控制在設計厚度公差中線附近，最終得到符合要求的精磨環(huán)狀零件。按上述技術(shù)方案，步驟7)中所述修整基準砂輪和輔助砂輪的方法為按左右砂輪修整按鈕啟動砂輪修整系統(tǒng)，使修整臂擺動修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進給手輪，進給量0. 002 0. 02mm/次、且按照粗修大、精修小的原則設定進給量，擺動修整多次， 直到砂輪端面修平為止；禁止將砂輪中部修凹。按上述技術(shù)方案，步驟10)中所述調(diào)整輔助砂輪與基準砂輪的夾角的方法為水平方向基準砂輪不須調(diào)整角度，輔助砂輪則須搬一角度，先將三只固緊螺栓稍微放松，待調(diào)整到要求后，再擰緊三只固緊螺栓。按上述技術(shù)方案，步驟1 中所述計算變頻數(shù)的方法為基頻/輔理頻=F±/F/>; 輔實頻=K*輔理頻；其中，環(huán)狀毛坯件的大端面面積，單位mm2 —環(huán)狀毛坯件的小端面面積， 單位mm2 ；基頻一基準砂輪用電機用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機用電理論頻率，單位Hz ；輔實頻一輔助砂輪用電機用電實用頻率，單位Hz ；K 一系數(shù)1. 5 2. 5。按上述技術(shù)方案，步驟14)中所述根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整輔助砂輪轉(zhuǎn)速的方法為根據(jù)計算的變頻數(shù)，調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機轉(zhuǎn)速為 基頻/輔頻=Na^/Niw，砂輔轉(zhuǎn)速為Nm/Not= Ns/Ntt ；其中，基頻一基準磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；Na^—基準磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Nif—輔助砂輔轉(zhuǎn)速，單位r/min。按上述技術(shù)方案，步驟14)中計算的變頻數(shù)為40，則將變頻器調(diào)到相應的位置，電機轉(zhuǎn)速為基頻/輔頻=N基電/N輔電，50/40 = 1740/N輔電，Niw= 1392 ；砂輔轉(zhuǎn)速為N基電/N 輔電=N基/N輔，1740/1392 = 760/N輔，N 輔=608。按上述技術(shù)方案，步驟16)中所述設定送料速度的設定方法為按前述原則旋轉(zhuǎn)送料速度旋扭到設定的位置，并試運行，若合適則定下來，不理想就再調(diào)整，直至正常、順利磨削為止。按上述技術(shù)方案，步驟21)和22)中所述根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀的方法為用手轉(zhuǎn)動基準磨削系統(tǒng)或輔助磨削系統(tǒng)進給機構(gòu)的大手輪或小手輪，對砂輪磨損進行補償。高精度臥軸雙端面磨床，可用于加工兩端面面積不等環(huán)狀零件，主要包括基準磨削系統(tǒng)、輔助磨削系統(tǒng)、液壓控制柜、基準砂輪、輔助砂輪、上導軌、下導軌、冷卻系統(tǒng)、自動送料器、磨削出口 ；其特征在于它還包括電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，所述電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器設置在臥軸雙端面磨床輔助磨削系統(tǒng)的控制電路中，并能使輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)進行無極調(diào)速。
按上述技術(shù)方案，所述的變頻數(shù)由兩端面面積不等環(huán)狀零件的兩端面積比確定， 具體的變頻數(shù)計算方法為基頻/輔理頻=F±/F +，輔實頻=K*輔理頻；其中，—環(huán)狀毛坯件大端面面積，單位mm2 —環(huán)狀毛坯件小端面面積，單位mm2 ；基頻一基準砂輪用電機用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機用電理論頻率，單位Hz ；輔實頻一輔助砂輪用電機用電實用頻率，單位Hz ；K 一系數(shù)1. 5 2. 5。按上述技術(shù)方案，所述的輔助砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整和確定，具體為根據(jù)計算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機轉(zhuǎn)速為基頻 /輔頻= / ，砂輔轉(zhuǎn)速為；其中，基頻一基準磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；Na^—基準磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Nif—輔助砂輔轉(zhuǎn)速，單位r/min。本發(fā)明的原理為根據(jù)磨床砂輪轉(zhuǎn)速與磨削量成比例的規(guī)律，在磨床輔助磨削系統(tǒng)的電路上附加一變頻器，將不同零件不同的兩端面積比，換算為不同的磨量比，進而調(diào)整頻率比和轉(zhuǎn)速比，通過改變、控制輔助砂輪電路的頻率，達到基準砂輪與輔助砂輪合適的轉(zhuǎn)速比，最終實現(xiàn)穩(wěn)定達到或超過產(chǎn)品的厚度、粗糙度、平面度、平行度等要求，并大幅度提高生產(chǎn)效率，為使用M7160平面磨床的觀倍，有效降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)此類零件的大批量生產(chǎn)。本發(fā)明的有益效果是一般完成本工序，經(jīng)3 4次循環(huán)磨削后，環(huán)狀零件厚度尺寸可穩(wěn)定控制在設計公差范圍內(nèi)，兩端面磨削量均勻，硬度層層深符合設計要求，平面度可達到0. 02mm，平行度可達到0. 03mm，粗糙度可達到RaO. 4，取消了鉗工手工校正工序。該方法具有設備改造投入少、成本低廉，安全可靠，操作方便、調(diào)整靈活的特點，磨削效率極高， 為用M7160平面磨床的觀倍，班產(chǎn)穩(wěn)定，質(zhì)量好，適應批量生產(chǎn)的需求。


圖1為兩端面面積不等環(huán)狀零件的示意圖；圖2為圖1中沿A向的剖視圖；圖3為本發(fā)明的工藝流程圖；圖4為環(huán)狀零件毛坯件的示意圖；圖5為圖4中沿A向的剖視圖；圖6為本發(fā)明中臥軸雙端面磨床的操作示意圖(俯視圖)；圖7為圖6中的A-A剖視圖；圖8為半精磨環(huán)狀零件的示意圖；圖9為圖8中沿A向的剖視圖；圖10為精磨環(huán)狀零件的示意圖；圖11為圖10中沿A向的剖視圖；圖中1-兩端面面積不等環(huán)狀零件，2-環(huán)狀零件毛坯件，3-臥軸雙端面磨床，4-基準磨削系統(tǒng)，5-輔助磨削系統(tǒng)，6-液壓控制柜，7-電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，8-基準砂輪，9-輔助砂輪，10-上導軌，11-下導軌，12-冷卻系統(tǒng)，13-自動送料器，14-磨削出口，15-半精磨環(huán)狀零件，16-精磨環(huán)狀零件
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。如圖6-7所示的高精度臥軸雙端面磨床3，可用于加工兩端面面積不等環(huán)狀零件 1，主要包括基準磨削系統(tǒng)4、輔助磨削系統(tǒng)5、液壓控制柜6、基準砂輪8、輔助砂輪9、上導軌 10、下導軌11、冷卻系統(tǒng)12、自動送料器13、磨削出口 14 ；其特征在于它還包括電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7，所述電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7設置在臥軸雙端面磨床輔助磨削系統(tǒng)5的控制電路中，并能使輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪9轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)進行無極調(diào)速。所述的變頻數(shù)由兩端面面積不等環(huán)狀零件的兩端面積比確定，具體的變頻數(shù)計算方法為基頻/輔理頻=F±/F/>;輔實頻=K*輔理頻；其中，—環(huán)狀毛坯件2的大端面面積，單位mm2 —環(huán)狀毛坯件2的小端面面積，單位mm2 ；基頻一基準砂輪用電機用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機用電理論頻率，單位Hz ；輔實頻一輔助砂輪用電機用電實用頻率，單位Hz ；K 一系數(shù)1. 5 2. 5。所述的輔助砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整和確定，具體為根據(jù)計算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機轉(zhuǎn)速為基頻/輔頻= / 電，砂輔轉(zhuǎn)速為Nm/Not= Ns/Ntt ；其中，基頻一基準磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ； 輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；Na^—基準磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/ min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Nif—輔助砂輔轉(zhuǎn)速，單位r/min。如圖4-11所示，兩端面面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法，包括22個步驟，各工步操作為1)設備準備。采用臥軸雙端面磨床3，本實例型號為乳山市宏遠機床制造有限公司M7675，可磨削工件直徑為Φ 55 Φ MOmm (本實例為Φ 71. 9mm)，可加工工件厚度為2 90mm(本實例為6. 35mm)；磨頭主軸轉(zhuǎn)速為760r/min ；磨頭移動行程為180mm，砂輪尺寸為 750*60*50mm(外徑*寬度*內(nèi)徑)；磨頭磨削最大/最小進給量為0. 02mm/0. 002mm ；磨頭修整最大、最小進給量為0. 02mm、0. 002mm ；砂輪修整器擺動速度為0. 5 1. 5m/min (本實例為0. 8m/min)，送料速度為2 9m/min (本實例為1. 7m/min)。2)設備改造。在臥軸雙端面磨床3輔助磨削系統(tǒng)5的電路中添加一個電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7，使臥軸雙端面磨床3輔助磨削系統(tǒng)5之輔助砂輪9的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要進行無極調(diào)速。本實例所添加的電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器型號海利普HLPA003043B。3)導軌選擇。根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件2的厚度，選擇上、下專用的導軌10和11，所選導軌10和11的厚度小于環(huán)狀零件毛坯件2厚度約Imm 2. 5mm (本實例所選導軌10和 11的厚度為4mm)。4)導軌裝調(diào)。調(diào)整上、下導軌10和11，使其工作面對稱中心約高于輔助砂輪9中心1mm，調(diào)整上、下導軌10、11工作面間垂直距離大于環(huán)狀零件毛坯件2外徑約2mm(本實例所選上、下導軌10、11工作面間垂直距離為73. 8mm)。5)開啟磨床冷卻系統(tǒng)。開啟臥軸雙端面磨床3的冷卻系統(tǒng)12，注意保證流量適中， 即手柄到中位。
6)啟動基準砂輪及輔助砂輪。設定基準砂輪8及輔助砂輪9均為基準轉(zhuǎn)速(磨頭主軸轉(zhuǎn)速760r/min)，并開啟。7)修整基準砂輪和輔助砂輪端面。啟動左右修整砂輪系統(tǒng)，使修整臂擺動修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進給手輪進刀(粗修時進0. 02mm/次，逐步減小，精修時進 0. OOW次)，多次修整，直到砂輪端面修平為止.8)關(guān)閉冷卻系統(tǒng)。關(guān)閉臥軸雙端面磨床3的冷卻系統(tǒng)12。9)調(diào)整基準砂輪工作面與進口導板端面的位置。調(diào)整基準砂輪8的工作面，使其與進口導板端面的距離為0. 05mm。10)調(diào)整輔助砂輪與基準砂輪的夾角。調(diào)整輔助砂輪9，本實例主要控制環(huán)狀零件毛坯件2的厚度公差及粗糙度，其與基準砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件2進口大、出口小，其差值為0. 14mm(環(huán)狀零件毛坯件2的磨量為0. 2mm).11)調(diào)整基準砂輪、輔助砂輪進、出口間隙。根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件2的厚度來調(diào)整輔助砂輪9，使出口處間隙為6. 55mm 6. 56mm(環(huán)狀零件毛坯件2的厚度為6. 55).12)開啟磨床冷卻系統(tǒng)。開啟臥軸雙端面磨床3的冷卻系統(tǒng)12，手柄至最大位。13)計算變頻數(shù)。根據(jù)兩端面面積不等環(huán)狀零件1兩端面積比，計算輔助磨削系統(tǒng)5的變頻數(shù)。(本實例的計算步驟1803. 94/1013. 25 = 50/輔理頻，輔理頻= 1013. 25X50 + 18. 3. 94 = 28. 08，輔實頻=K* 輔理頻=1. 5X28. 08 = 42. 12，取輔實頻= 42)14)根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整輔助砂輪轉(zhuǎn)速。調(diào)整并開啟電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7，根據(jù)步驟13) 計算所得的變頻數(shù)，調(diào)整臥軸雙端面磨床3輔助磨削系統(tǒng)5之輔助砂輪9的轉(zhuǎn)速(本實例的調(diào)整步驟將調(diào)頻器設定為42，開啟輔助磨削系統(tǒng)5，則輔助砂輪用電機的轉(zhuǎn)速為1740/N輔電=50/42 Nif4= 1740X42 + 50 = 1461. 6r/min。輔助砂輪轉(zhuǎn)速為1740/1461. 6 = 760/N 輔砂.Nifftb= 1461. 6 X 760 +1740 = 638. 4r/min15)開啟基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)。同時啟動基準磨削系統(tǒng)4和輔助磨削系統(tǒng)5。16)設定送料速度。本實例外形為圓形，是淬硬件，設定為9m/min，經(jīng)實際使用，既能保證加工質(zhì)量，也能滿足每8小時班產(chǎn)5600件(實際磨削時間7小時左右)。17)碼放環(huán)狀零件毛坯件。將件環(huán)狀零件毛坯件2整齊地碼放放在臥軸雙端面磨床3的自動送料器13上，注意環(huán)狀零件毛坯件2的大端面必須位于基準砂輪4 一側(cè)。18)開動送料系統(tǒng)。開動臥軸雙端面磨床3的自動送料器13，使環(huán)狀零件毛坯件 2按步驟16)設定的送料速度沿上、下導軌10、11勻速向前推進，19)雙端面磨削環(huán)狀零件毛坯件。環(huán)狀零件毛坯件2同時進入并穿過臥軸雙端面磨床3的基準磨削系統(tǒng)4和輔助磨削系統(tǒng)5進行雙端面磨削。20)磨削出口處收集環(huán)狀零件毛坯件。在臥軸雙端面磨床3的磨削出口 14處集中收集經(jīng)過磨削的環(huán)狀零件毛坯件2。21)重復磨削直至結(jié)束半精磨。將磨削出口 14處收集的環(huán)狀零件毛坯件2 (本實例中一次收集1000件左右)再返回自動送料器13，重復以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件2厚度大于設計最大厚度0. 01-0. 02mm時，得到符合要求的半精磨環(huán)狀零件15，結(jié)束半精磨過程。對于環(huán)狀零件毛坯件2的批量半精磨磨削，需隨時檢查環(huán)狀零件毛坯件2的厚度，根據(jù)厚度變化情況，隨時調(diào)整進刀量，使磨削過相同次數(shù)的環(huán)狀零件毛坯件 2的厚度基本一致。22)最后一次精磨。按照上述步驟7)開始，對半精磨環(huán)狀零件15進行另一輪循環(huán)操作。對半精磨環(huán)狀零件15的精磨磨削(只磨一次)，需隨時檢查半精磨環(huán)狀零件15的厚度，根據(jù)厚度變化情況，隨時調(diào)整進刀，使半精磨環(huán)狀零件15的厚度控制在設計厚度公差中線附近(本實例中6. 35士0. Olmm)，最終得到符合要求的精磨環(huán)狀零件16。采用上述方法和磨床，最后所生產(chǎn)出精磨環(huán)狀零件16的精度要求達到圖1-3 所示的兩端面面積不等環(huán)狀零件1的精度要求，其材質(zhì)為20#鋼，厚度為6. 35mm,設計要求零件厚度公差士0. 02mm，零件基準面平面度為0. 03mm，另一端面對基準面的平行度為0. 04mm,零件表面粗糙度為RaO. 8，熱處理的技術(shù)要求為碳氮共滲，有效硬化層深 (HV1550)0. 3-0. 5，表面硬度 HVlO 彡 650。按照單次加工零件外徑0. 0719m、周長0. 225m計算，整個加工過程粗精磨共3次總長度0. 675m ；按照8小時為一班時，每班實磨7小時，送料速度按9m/min，班總送進量 9X60X7 = 3780m ；每班所加工量為3780 + 0. 675 = 5600件、為M7160平而磨床班產(chǎn)的沘倍。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，依本發(fā)明所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.兩端面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法，其特征在于它包括如下步驟1)設備準備采用臥軸雙端面磨床；2)設備改造在臥軸雙端面磨床輔助磨削系統(tǒng)的控制電路中添加一個電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，使臥軸雙端面磨床的輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)需要進行無極調(diào)速；3)導軌選擇根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件的厚度，選擇上、下專用的導軌，所選導軌的厚度小于環(huán)狀零件毛坯件厚度約1 2. 5mm ；4)導軌裝調(diào)調(diào)整上、下導軌，使其工作面對稱中心約高于輔助砂輪中心1mm，同時調(diào)整上、下導軌工作面間垂直距離使其大于環(huán)狀零件毛坯件外徑約2mm ；5)開啟磨床冷卻系統(tǒng)開啟臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)，需保證流量適中；6)啟動基準砂輪及輔助砂輪設定基準砂輪及輔助砂輪的轉(zhuǎn)速均為760r/min，并啟動；7)修整基準砂輪和輔助砂輪同時修整基準砂輪和輔助砂輪若干次，直到砂輪湍面修平為止；8)關(guān)閉冷卻系統(tǒng)關(guān)閉臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)；9)調(diào)整基準砂輪工作面與進口導板端面的位置調(diào)整基準砂輪的工作面，使其與進口導板端面的距離為0. 03 0. 06mm ；10)調(diào)整輔助砂輪與基準砂輪的夾角當主要控制環(huán)狀零件毛坯件的厚度公差和/或粗糙度時，調(diào)整輔助砂輪使其與基準砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進口大、出口小， 差值為工件磨削量的2/3 ；當主要控制環(huán)狀零件毛坯件的平面度和/或平行度時，調(diào)整輔助砂輪使其與基準砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進口小、出口大，差值為0. 05；11)調(diào)整基準和輔助砂輪的進、出口間隙根據(jù)環(huán)狀零件毛坯件的厚度來調(diào)整輔助砂輪，使小端處進、出口間隙為環(huán)狀零件毛坯件的厚度；12)開啟磨床冷卻系統(tǒng)開啟臥軸雙端面磨床的冷卻系統(tǒng)至最大；13)計算變頻數(shù)根據(jù)兩端面面積不等環(huán)狀零件的兩端面積比，計算輔助磨削系統(tǒng)的變頻數(shù)，經(jīng)試用，不理想則作適當調(diào)整；每種零件調(diào)試好后作記錄，以便調(diào)用；14)根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整輔助砂輪轉(zhuǎn)速開啟電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，根據(jù)步驟1 計算所得的變頻數(shù)，調(diào)整臥軸雙端面磨床的輔3助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速；15)開啟基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)同時啟動基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)；16)設定送料速度速度為1.5 5m/min ；設定原則環(huán)狀零件毛坯件外徑大，則速度低；環(huán)狀零件毛坯件外形為齒形，則較圓形慢；毛坯件硬度高，則速度低；每種零件調(diào)試好后作記錄，以便調(diào)用；17)碼放環(huán)狀零件毛坯件將環(huán)狀零件毛坯件整齊地碼放在臥軸雙端面磨床的自動送料器上，環(huán)狀零件毛坯件的大端面必須位于基準砂輪一側(cè)；18)開動送料系統(tǒng)開動臥軸雙端面磨床的自動送料器，使環(huán)狀零件毛坯件按步驟16) 設定的送料速度送進、下落并沿上、下導軌勻速向前推進；19)雙端面磨削環(huán)狀零件毛坯件環(huán)狀零件毛坯件順序進入并穿過臥軸雙端面磨床的基準磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)進行雙端面磨削；20)磨削出口處收集環(huán)狀零件毛坯件在臥軸雙端面磨床的磨削出口處集中收集經(jīng)過磨削的環(huán)狀零件毛坯件；21)重復磨削直至結(jié)束半精磨將磨削出口處收集的環(huán)狀零件毛坯件再返回自動送料器，重復以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件厚度大于設計最大厚度0. 01 0. 02mm時，得到符合要求的半精磨環(huán)狀零件，結(jié)束半精磨過程；對于環(huán)狀零件毛坯件的批量半精磨磨削，需隨時檢查環(huán)狀零件毛坯件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀量，使磨削過相同次數(shù)的環(huán)狀零件毛坯件的厚度基本一致；22)最后一次精磨按照上述步驟7)開始，對半精磨環(huán)狀零件進行另一輪循環(huán)操作；對半精磨環(huán)狀零件的精磨磨削，需隨時檢測半精磨環(huán)狀零件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀量，使半精磨環(huán)狀零件的厚度控制在設計厚度公差中線附近，最終得到符合要求的精磨環(huán)狀零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟7)中所述修整基準砂輪和輔助砂輪的方法為按左右砂輪修整按鈕啟動砂輪修整系統(tǒng)，使修整臂擺動修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進給手輪，進給量0. 002 0. 02mm/次、且按照粗修大、精修小的原則設定進給量，擺動修整多次，直到砂輪端面修平為止；禁止將砂輪中部修凹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟10)中所述調(diào)整輔助砂輪與基準砂輪的夾角的方法為水平方向基準砂輪不須調(diào)整角度，輔助砂輪則須搬一角度，先將三只固緊螺栓稍微放松，待調(diào)整到要求后，再擰緊三只固緊螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于步驟13)中所述計算變頻數(shù)的方法為基頻/輔理頻=F大/F(小)，輔實頻=K*輔理頻；其中，—環(huán)狀毛坯件的大端面面積，單位mm2 +—環(huán)狀毛坯件的小端面面積，單位mm2 ；基頻一基準砂輪用電機用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機用電理論頻率，單位Hz ；輔實頻一輔助砂輪用電機用電實用頻率，單位Hz ；K 一系數(shù)1. 5 2. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟14)中所述根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整輔助砂輪轉(zhuǎn)速的方法為根據(jù)計算的變頻數(shù)，調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機轉(zhuǎn)速為基頻/輔頻=N基電/N輔電，砂輔轉(zhuǎn)速為N基電/Not= Ns/N輔；其中，基頻一基準磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；Na^—基準磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Nif—輔助砂輔轉(zhuǎn)速，單位r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一或5所述的方法，其特征在于步驟16)中所述設定送料速度的設定方法為按前述原則旋轉(zhuǎn)送料速度旋扭到設定的位置，并試運行，若合適則定下來， 不理想就再調(diào)整，直至正常、順利磨削為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一或5所述的方法，其特征在于步驟21)和22)中所述根據(jù)厚度變化情況隨時調(diào)整進刀的方法為用手轉(zhuǎn)動基準磨削系統(tǒng)或輔助磨削系統(tǒng)進給機構(gòu)的大手輪或小手輪，對砂輪磨損進行補償。
8.高精度臥軸雙端面磨床，可用于加工兩端面面積不等環(huán)狀零件，主要包括基準磨削系統(tǒng)、輔助磨削系統(tǒng)、液壓控制柜、基準砂輪、輔助砂輪、上導軌、下導軌、冷卻系統(tǒng)、自動送料器、磨削出口 ；其特征在于它還包括電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，所述電機轉(zhuǎn)速調(diào)頻器設置在臥軸雙端面磨床輔助磨削系統(tǒng)的控制電路中，并能使輔助磨削系統(tǒng)的輔助砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)進行無極調(diào)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的變頻數(shù)由兩端面面積不等環(huán)狀零件的兩端面積比確定，具體的變頻數(shù)計算方法為基頻/輔理頻=F±/FH、)，輔實頻=K*輔理頻；其中，—環(huán)狀毛坯件大端面面積，單位mm2 —環(huán)狀毛坯件小端面面積，單位 mm2 ；基頻一基準砂輪用電機用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機用電理論頻率， 單位Hz ；輔實頻一輔助砂輪用電機用電實用頻率，單位Hz ；K 一系數(shù)1. 5 2. 5。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述的輔助砂輪轉(zhuǎn)速根據(jù)變頻數(shù)調(diào)整和確定，具體為根據(jù)計算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機轉(zhuǎn)速為基頻/輔頻=N基電/N輔電，砂輔轉(zhuǎn)速為N基電/Not= Ns/Ntt ；其中，基頻一基準磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機用電頻率，單位 Hz ；N·—基準磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機轉(zhuǎn)速，單位r/ min —基準砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Nif—輔助砂輔轉(zhuǎn)速，單位r/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及兩端面面積不等環(huán)狀零件的高精度雙面磨削方法及磨床，根據(jù)磨床砂輪轉(zhuǎn)速與磨削量成比例的規(guī)律，在磨床輔助磨削系統(tǒng)的電路上附加一電機變頻器，將不同零件不同的兩端面積比，換算為不同的磨量比，進而調(diào)整頻率比和轉(zhuǎn)速比，通過改變、控制輔助砂輪電路的頻率，達到基準砂輪與輔助砂輪合適的轉(zhuǎn)速比，最終實現(xiàn)穩(wěn)定達到或超過產(chǎn)品的厚度、粗糙度、平面度、平行度等要求，并大幅度提高生產(chǎn)效率，為常用M7160的28倍，有效降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)此類零件的大批量生產(chǎn)。
文檔編號B24B7/17GK102229077SQ201110168040
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者周維鎧, 唐秦漢, 夏巍, 晏建國 申請人:武漢華夏精沖技術(shù)有限公司