一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具及其加工工藝。所述的修整刀具其特征在于，包括餅狀剛性基體，剛性基體外緣設(shè)有彈性體，彈性體外緣設(shè)有研磨粒層；剛性基體的中心設(shè)有定位孔，定位孔的四周設(shè)有用于與修整設(shè)備固定的安裝孔。加工工藝為：采用剛性結(jié)構(gòu)，將其加工成餅狀；利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，將其與剛性基體粘接；將結(jié)合劑與去離子水混合均勻后，再與磨?；旌?，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形；研磨粒層固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體外側(cè)；最后修銳即可。本發(fā)明通過(guò)多次修整、不斷逼近的方式，提高回轉(zhuǎn)類零件的加工精度，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整的低成本、高效率和智能化操作。
【專利說(shuō)明】—種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具及其加工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種結(jié)構(gòu)合理、修整效率高且壽命長(zhǎng)的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具，能夠在普通的機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類零件的高精加工。
【背景技術(shù)】
[0002]回轉(zhuǎn)類零件屬于機(jī)器零件最為典型的零件類型之一，它的應(yīng)用十分廣泛，比如機(jī)床、汽車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及軍工機(jī)械等內(nèi)的傳動(dòng)軸和支撐軸，再比如軸承內(nèi)外圈、凸輪和一些盤蓋類零件等。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)回轉(zhuǎn)類零件的精度要求越來(lái)越高，尤其是起支撐作用的軸頸的形狀精度?；剞D(zhuǎn)類零件的精密加工工藝、精密加工裝備和精密測(cè)量也越來(lái)越受到人們的重視。目前，針對(duì)回轉(zhuǎn)類零件的超精密加工，主要有兩種途徑:
[0003](1)通過(guò)超精密機(jī)床來(lái)獲取加工精度。研發(fā)精密、超精密軸承、導(dǎo)軌、機(jī)床等裝備及其關(guān)鍵部件，以及通過(guò)提高刀具的性能，提高回轉(zhuǎn)類零件的加工精度。[0004](2)人工修整的方法來(lái)獲取高精密的加工精度。人工進(jìn)行修整，工人利用較高去離子水平的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)一定時(shí)間的修整，提高回轉(zhuǎn)類零件的加工精度。
[0005]第一種方式雖然可以獲得一定的加工精度，但是引進(jìn)超精密設(shè)備(如金剛車、超精密磨床、拋光機(jī)、RAPT機(jī)等)費(fèi)用高，自主研制和開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高。
[0006]第二種方法也能獲得一定的加工精度，但是修整樣件的質(zhì)量主要是依靠工人的技術(shù)去離子水平，修整時(shí)間很長(zhǎng)，效率低。
[0007]鑒于此，本發(fā)明提出一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具，結(jié)合相關(guān)算法和修整裝置，可以在普通的內(nèi)外圓磨床上，用計(jì)算機(jī)控制對(duì)回轉(zhuǎn)類零件的修整加工，通過(guò)多次測(cè)量和逼近修整，可以獲得一定的精度，并具有結(jié)構(gòu)合理、安裝簡(jiǎn)便和修整效率高等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工時(shí)短，成本較低，效率高的回轉(zhuǎn)類零件的加工方法。
[0009]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具，其特征在于，包括餅狀剛性基體，剛性基體外緣設(shè)有彈性體，彈性體外緣設(shè)有研磨粒層；剛性基體的中心設(shè)有定位孔，定位孔的四周設(shè)有用于與修整設(shè)備固定的安裝孔。
[0010]優(yōu)選地，所述彈性體與剛性基體、研磨粒層之間通過(guò)環(huán)氧樹脂粘合。
[0011]優(yōu)選地，所述研磨粒層、彈性體及剛性基體的直徑比為0.032: 0.080: I。
[0012]本發(fā)明還提供了上述回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，包括以下具體步驟:
[0013]步驟I):剛性基體的加工:采用剛性結(jié)構(gòu)，將其和刀具安裝軸通過(guò)螺栓連接，加工成餅狀；
[0014]步驟2):彈性體的制造:生產(chǎn)粗修整刀具時(shí)彈性體材料采用聚氨酯，生產(chǎn)精修整刀具時(shí)彈性體材料采用橡膠，然后利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，其內(nèi)徑與步驟I)制得的剛性基體外徑相配合，將兩者通過(guò)環(huán)氧樹脂相粘接；
[0015]步驟3):研磨粒層的制造:將磨粒用研磨缽進(jìn)行研磨、過(guò)篩，然后置于干燥箱進(jìn)行加熱烘干，待用；將結(jié)合劑與去離子水混合均勻后，再與磨?；旌?，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形，其內(nèi)徑與彈性體的外徑相配合；研磨粒層固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體外側(cè)；
[0016]步驟4):刀具的修整:將步驟3)制得的刀具進(jìn)行修銳后，即得到回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟3)中加熱烘干的工藝參數(shù)為:120°C，5h。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟3)中磨粒為金剛石、剛玉或陶瓷。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟3)中結(jié)合劑為樹脂或橡膠。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟3)中結(jié)合劑與去離子水的重量比為:1: 0.5?1: 0.8。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟3)中結(jié)合劑和去離子水的重量和與磨粒的重量比為:
0.5: I ?0.8: I。
[0022]本發(fā)明通過(guò)多次修整、不斷逼近的方式，提高回轉(zhuǎn)類零件的加工精度，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整的低成本、高效率和智能化操作；適用于軸承套圈、主軸、凸輪以及絲桿等回轉(zhuǎn)類零件。加工精度達(dá)到亞微米等級(jí)，零件輪廓精度達(dá)到0.1 μ m,表面粗糙度RalOnm。
[0023]本發(fā)明提供的刀具采用半剛性結(jié)構(gòu)，主要分為三層結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為研磨粒、彈性體和剛性基體。修整刀具按和修整樣件的接觸變形情況分為三類:剛性修整刀具、半剛性修整刀具和柔性修整刀具。剛性修整刀具的特點(diǎn)是優(yōu)先研修修整樣件輪廓的高點(diǎn)，柔性修整刀具的特點(diǎn)是對(duì)高點(diǎn)和低點(diǎn)的材料去除率相同，而半剛性修整刀具的特點(diǎn)是對(duì)高點(diǎn)的材料去除率大于低點(diǎn)的材料去除率，更能有效改善修整樣件的加工精度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的主視圖的剖視圖；
[0025]圖2為圖1的俯視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明應(yīng)用時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1-2所示，為本發(fā)明提供的一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的結(jié)構(gòu)示意圖，包括餅狀剛性基體6，剛性基體6外緣設(shè)有彈性體5，彈性體5外緣設(shè)有研磨粒層4 ;剛性基體6的中心開一個(gè)定位孔1，定位孔I的四周開4個(gè)用于與修整設(shè)備固定的安裝孔2，剛性基體6外側(cè)可再開4個(gè)工藝孔3，起到減輕質(zhì)量，節(jié)省材料的作用，且不影響使用。
[0030]上述回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝具體步驟為:
[0031]步驟I):剛性基體6的加工:采用剛性結(jié)構(gòu)，將其和刀具安裝軸通過(guò)螺栓連接，力口工成餅狀，半徑62.5mm ；
[0032]步驟2):彈性體5的制造:彈性體材料采用橡膠，然后利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，厚度5_，其內(nèi)徑與步驟I)制得的剛性基體6外徑相配合，將兩者通過(guò)環(huán)氧樹脂相粘接；
[0033]步驟3):研磨粒層4的制造:磨粒采用粒度號(hào)為WlO的a -Al2O3微粉(顆粒尺寸7?10 μ m)，結(jié)合劑采用超細(xì)增韌聚酰亞胺樹脂粉，平均粒徑10?20 μ m ;將磨粒用研磨缽進(jìn)行研磨、過(guò)1600目篩，然后置于干燥箱進(jìn)行加熱烘干，加熱烘干的工藝參數(shù)為:先120°C處理5h，然后室溫處理5h，待用；將結(jié)合劑與去離子水以1: 0.6混合均勻后，再與磨粒以
0.5: I混合，同時(shí)加入10%的常溫固化劑異丙苯基過(guò)氧化氫(CHP)，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形，厚度2mm，其內(nèi)徑與彈性體5的外徑相配合；研磨粒層4固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體5外側(cè)；
[0034]步驟4):刀具的修整:將步驟3制得的刀具進(jìn)行修銳后，即得到回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具。
[0035]如圖3所示，為本發(fā)明應(yīng)用時(shí)的示意圖，修整設(shè)備采用上海機(jī)床廠生產(chǎn)的MG1432A磨床進(jìn)行改造，包括修整設(shè)備基體17，修整設(shè)備基體17上設(shè)有橫向進(jìn)給平臺(tái)19，橫向進(jìn)給平臺(tái)19上設(shè)有平帶傳動(dòng)系統(tǒng)20 ;將上述制得的修整刀具15用螺栓穿過(guò)其定位孔I與變頻電機(jī)18連接，修整刀具15置于平帶傳動(dòng)系統(tǒng)20上；修整設(shè)備基體17下側(cè)設(shè)有同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)13，同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)13安裝在導(dǎo)軌7上，導(dǎo)軌7的兩端分別設(shè)有頭架11及尾架21，頭架11由伺服電機(jī)12傳動(dòng)；頭架11、尾架21內(nèi)側(cè)分別設(shè)有前頂尖10、后頂尖22，將修整樣件8通過(guò)橋板9置于導(dǎo)軌7上。
[0036]加工修整樣件8的過(guò)程如下:通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制平帶傳動(dòng)系統(tǒng)20帶動(dòng)修整刀具15橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)修整刀具15和修整樣件8之間的接觸壓力，變化材料去除率，結(jié)合修整樣件8的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(即同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)13)，達(dá)到對(duì)修整樣件8的修整目的。變頻電機(jī)5采用變頻器結(jié)合三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)平帶20和刀具轉(zhuǎn)軸連接16,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳遞，帶動(dòng)刀具以特定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。在頭架11的帶動(dòng)下，修整樣件8以變速度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)刀具15對(duì)其進(jìn)行研修，以研修一周或者幾周作為一個(gè)周期。研修后，再次進(jìn)行精度的測(cè)量，合格則停止研修，否則，再次將測(cè)量的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出速度數(shù)據(jù)，對(duì)頭架11的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，調(diào)整好刀具系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)行研修，直到精度滿足要求。
[0037]實(shí)施例2
[0038]該實(shí)例所述精修整刀具的加工工藝具體步驟和上述實(shí)施例1類似，區(qū)別在于步驟2)步驟3)，詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0039]步驟2):彈性體5的制造:彈性體材料采用橡膠，然后利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，厚度4_，其內(nèi)徑與步驟I)制得的剛性基體6外徑相配合，將兩者通過(guò)環(huán)氧樹脂相粘接；
[0040]步驟3):研磨粒層4的制造:磨粒采用粒度號(hào)為WlO的a -Al2O3微粉(顆粒尺寸7?10 μ m)，結(jié)合劑采用超細(xì)增韌聚酰亞胺樹脂粉，平均粒徑8?15 μ m ;將磨粒用研磨缽進(jìn)行研磨、過(guò)1600目篩，然后置于干燥箱進(jìn)行加熱烘干，加熱烘干的工藝參數(shù)為:先120°C處理5h，然后室溫處理5h，待用；將結(jié)合劑與去離子水以1: 0.5混合均勻后，再與磨粒以
0.8: I混合，同時(shí)加入10%的常溫固化劑異丙苯基過(guò)氧化氫(CHP)，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形，厚度1.5mm，其內(nèi)徑與彈性體5的外徑相配合；研磨粒層4固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體5外側(cè)。[0041]實(shí)施例3
[0042]磨粒采用碳化硅成分的粗修整刀具的加工工藝具體步驟和上述實(shí)施例1類似，區(qū)別在于步驟2)和步驟3)，詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0043]步驟2):彈性體5的制造:彈性體材料采用聚氨酯，然后利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，厚度6_，其內(nèi)徑與步驟I)制得的剛性基體6外徑相配合，將兩者通過(guò)環(huán)氧樹脂相粘接；
[0044]步驟3):研磨粒層4的制造:磨粒采用粒度號(hào)為280#的SiC微粉(顆粒尺寸40?50 μ m)，結(jié)合劑采用超細(xì)增韌聚酰亞胺樹脂粉，平均粒徑30?40 μ m ;將磨粒用研磨缽進(jìn)行研磨、過(guò)325目篩，然后置于干燥箱進(jìn)行加熱烘干，加熱烘干的工藝參數(shù)為:先120°C處理5h，然后室溫處理5h，待用；將結(jié)合劑與去離子水以1: 0.8混合均勻后，再與磨粒以
0.65: I混合，同時(shí)加入8%的常溫固化劑異丙苯基過(guò)氧化氫(CHP)，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形，厚度2.5mm，其內(nèi)徑與彈性體5的外徑相配合；研磨粒層4固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體5外側(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具，其特征在于，包括餅狀剛性基體(6)，剛性基體(6)外緣設(shè)有彈性體(5)，彈性體(5)外緣設(shè)有研磨粒層(4);剛性基體(6)的中心設(shè)有定位孔(1)，定位孔(I)的四周設(shè)有用于與修整設(shè)備固定的安裝孔(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修正刀具，其特征在于，所述彈性體(5)與剛性基體(6)、研磨粒層(4)之間通過(guò)環(huán)氧樹脂粘合。
3.如權(quán)利要求1所述的 回轉(zhuǎn)類零件圓弧修正刀具，其特征在于，所述研磨粒層(4)、彈性體(5)及剛性基體(6)的直徑比為0.032: 0.080: 1。
4.權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，包括以下具體步驟: 步驟I):剛性基體(6)的加工:采用剛性結(jié)構(gòu)，將其和刀具安裝軸通過(guò)螺栓連接，加工成餅狀； 步驟2):彈性體(5)的制造:生產(chǎn)粗修整刀具時(shí)彈性體材料采用聚氨酯，生產(chǎn)精修整刀具時(shí)彈性體材料采用橡膠，然后利用模具，將彈性體材料加工成環(huán)形，其內(nèi)徑與步驟I)制得的剛性基體(6)外徑相配合，將兩者通過(guò)環(huán)氧樹脂相粘接； 步驟3):研磨粒層(4)的制造:將磨粒用研磨缽進(jìn)行研磨、過(guò)篩，然后置于干燥箱進(jìn)行加熱烘干，待用；將結(jié)合劑與去離子水混合均勻后，再與磨粒混合，攪拌均勻后注入模具制成環(huán)形，其內(nèi)徑與彈性體(5)的外徑相配合；研磨粒層(4)固結(jié)成型后，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于彈性體(5)外側(cè)； 步驟4):刀具的修整:將步驟3)制得的刀具進(jìn)行修銳后，即得到回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具。
5.如權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，所述步驟3)中加熱烘干的工藝參數(shù)為:120°C，5h。
6.如權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，所述步驟3)中磨粒為金剛石、剛玉或陶瓷。
7.如權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，所述步驟3)中結(jié)合劑為樹脂或橡膠。
8.如權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，所述步驟3)中結(jié)合劑與去離子水的重量比為:1: 0.5~1: 0.8。
9.如權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)類零件圓弧修整刀具的加工工藝，其特征在于，所述步驟3)中結(jié)合劑和去離子水的重量和與磨粒的重量比為:0.5: I~0.8: I。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK103921206SQ201410133279
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】閆如忠, 鄒鯤, 祝賀, 戴惠良, 楊延竹, 浦擎新, 周龍, 賈俊陽(yáng), 易濤 申請(qǐng)人:東華大學(xué)