本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，特別地，涉及一種內(nèi)外球面磨削方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的磨削內(nèi)外球有三種方法：一、成型法：修整成型砂輪，靠磨加工，效率低，零件易燒傷，砂輪修整器調(diào)整準(zhǔn)確率低，難以保證球面尺寸精度要求，但應(yīng)用廣；二、展成法：或需要專用機(jī)床進(jìn)行加工，或現(xiàn)有計算方式針對性大導(dǎo)致應(yīng)用性不大；三、軌跡法：輔助設(shè)備及工裝設(shè)計制造繁雜，針對性大，實際無應(yīng)用。其中，磨工教科書或磨削加工技術(shù)書籍中介紹的展成法，根據(jù)其計算公式及加工方法調(diào)整機(jī)床及修整砂輪均局限性大，致使加工球面圓弧大小受到局限，應(yīng)用性差?，F(xiàn)有的三種磨削內(nèi)外球的方法中，均需要采用特定的磨床進(jìn)行加工，暫無在普通磨床上加工高精度內(nèi)外球面更通用的具體方法和簡易計算公式。

因此，如何在普通磨床上加工高精度內(nèi)外球面，是一個亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種內(nèi)外球面磨削方法，以解決現(xiàn)有的磨削內(nèi)外球方法在普通磨床上無法加工高精度內(nèi)外球面的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種內(nèi)外球面磨削方法，用于對具有內(nèi)球面和/或外球面的待磨削工件進(jìn)行球面磨削加工，包括步驟：

獲取待磨削工件的球截面弦長和球面半徑及選擇加工待磨削工件的磨床，其中，磨床為內(nèi)圓磨床、外圓磨和工具磨床的一種；

根據(jù)獲取的球截面弦長和球面半徑，計算出球截面弦長對應(yīng)的圓心半角；

根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑；

根據(jù)確定的頭架扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑，利用選擇的磨床對待磨削工件進(jìn)行球面磨削。

進(jìn)一步地，根據(jù)獲取的球截面弦長和球面半徑，計算出球截面弦長對應(yīng)的圓心半角的步驟包括：

若獲取的球截面弦長為球截面最大弦長時，則根據(jù)獲取的球截面最大弦長和球面半徑，計算出球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角。

進(jìn)一步地，計算出的球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角為：

θ₁＝sin^-1(L/2R)

其中，L為球截面最大弦長，R為球面半徑，θ₁為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角。

進(jìn)一步地，根據(jù)獲取的球截面弦長和球面半徑，計算出球截面弦長對應(yīng)的圓心半角的步驟包括：

若獲取的球截面弦長為球截面最小弦長時，則根據(jù)獲取的球截面最小弦長和球面半徑，計算出球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角。

進(jìn)一步地，計算出的球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角為：

θ₂＝sin^-1(B/2R)

其中，B為球截面最小弦長，R為球面半徑，θ₂為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角。

進(jìn)一步地，根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑的步驟包括：

若選擇的磨床為內(nèi)圓磨床，則獲取已設(shè)定好的內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度；

根據(jù)頭架扳轉(zhuǎn)角度和計算出的圓心半角，計算出砂輪直徑。

進(jìn)一步地，若圓心半角為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角，則砂輪直徑的最小值為：

d1＝2R×Sin(θ₁-α)

其中，θ₁為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角，R為球面半徑，α為頭架扳轉(zhuǎn)角度，d1為砂輪直徑的最小值。

進(jìn)一步地，若圓心半角為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角，則砂輪直徑的最大值為：

d2＝2R×Sin(θ₂+α)

其中，θ₂為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角，R為球面半徑，α為頭架扳轉(zhuǎn)角度，d2為砂輪直徑的最大值。

進(jìn)一步地，根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑的步驟包括：

若選擇的磨床為外圓磨或工具磨床，則獲取外圓磨或工具磨床的砂輪直徑；

根據(jù)砂輪直徑和計算出的圓心半角，計算出頭架扳轉(zhuǎn)角度。

進(jìn)一步地，根據(jù)砂輪直徑和計算出的圓心半角，計算出頭架扳轉(zhuǎn)角度的步驟包括：

根據(jù)砂輪直徑和待磨削工件的球面最大截面直徑，計算出圓心角的差值，圓心角的差值即為頭架扳轉(zhuǎn)角度。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的內(nèi)外球面磨削方法，根據(jù)待磨削工件的球截面弦長和球面半徑來確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑，使磨削砂輪的軸心線與待磨削工件的軸線相交于球心，改變了以往的展成法采用基于砂輪中心線與待加工球面中心線重合的計算方式，克服了展成法加工時受到所得出的扳轉(zhuǎn)角度及選用砂輪直徑的限制，本發(fā)明只要砂輪直徑相切于待磨削工件的球面，包含待磨削球面即可。因此，使用普通的內(nèi)圓磨床、外圓磨或工具磨床即可完成加工。采用本方法磨削內(nèi)外球面，操作便捷、直觀，角度調(diào)整簡單，砂輪選用及修整簡易，且無須借助專用砂輪修整裝置；不需設(shè)計使用專用夾具，提高了生產(chǎn)加工的實用性和可操作性。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法第一實施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法第二實施例的流程示意圖；

圖3是使用本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法磨削外球面時的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是使用本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法磨削內(nèi)球面時的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法第三實施例的流程示意圖；

圖6是使用本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法磨削外球面時的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是使用本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法磨削內(nèi)球面時的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖1中的根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑的步驟的第一實施例的細(xì)化流程示意圖；

圖9是圖1中根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑的步驟的第二實施例的細(xì)化流程示意圖；

附圖標(biāo)號說明：

10、待磨削工件；20、磨削砂輪。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

參照圖1，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種內(nèi)外球面磨削方法，如圖3、圖4、圖6和圖7所示，用于對具有內(nèi)球面和/或外球面的待磨削工件進(jìn)行球面磨削加工，該內(nèi)外球面磨削方法包括步驟：

步驟S100、獲取待磨削工件的球截面弦長和球面半徑及選擇加工待磨削工件的磨床，其中，磨床為內(nèi)圓磨床、外圓磨和工具磨床的一種。

根據(jù)待磨削工件的加工圖紙，獲取待磨削工件10的球截面弦長和球面半徑R，并根據(jù)現(xiàn)有的磨床類型，選擇適于加工待磨削工件的磨床，其中，磨床的選用，可以為內(nèi)圓磨床、外圓磨或工具磨床。

步驟S200、根據(jù)獲取的球截面弦長和球面半徑，計算出球截面弦長對應(yīng)的圓心半角。

根據(jù)獲取的球截面弦長和球面半徑，計算出球截面弦長對應(yīng)的圓心半角。其中，球截面弦長包括球截面最大弦長L和球截面最小弦長B。

步驟S300、根據(jù)選擇的磨床和計算出的圓心半角，確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑。

根據(jù)選擇的加工待磨削工件的磨床和計算出的圓心半角，來確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪20的砂輪直徑。若選擇的磨床為內(nèi)圓磨床時，則將待磨削工件10安裝在三爪、四爪卡盤或磁力吸盤上，用百分表找正跳動，然后設(shè)定內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)設(shè)定的內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度，計算出磨削砂輪20的砂輪直徑。若選擇的磨床為外圓磨或工具磨床時，則可先選擇磨削砂輪直徑20(砂輪直徑大于待磨削工件的球面弧長，并不超過干涉待磨削工件的球面弧長即可)，根據(jù)所選砂輪直徑及球面最大截圓直徑計算出圓心角的差值，即為工件頭架扳移角度。

步驟S400、根據(jù)確定的頭架扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑，利用選擇的磨床對待磨削工件進(jìn)行球面磨削。

磨床根據(jù)確定后的頭架扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑，把選定的磨削砂輪20安裝在內(nèi)圓磨床的磨頭上，用金剛石將磨削砂輪20修整到所計算的尺寸；或者將砂輪直徑修整完后，根據(jù)砂輪直徑以及球面直徑計算出磨床的工件安裝頭架所需要扳轉(zhuǎn)的角度α；橫向移動砂輪架，使磨削砂輪20的軸心線與工件軸線交于球心，移動工件接近砂輪進(jìn)行磨削。具體地，將磨削砂輪20的前緣靠近待磨削工件10圓弧前點(diǎn)，即磨削外球面時，磨削砂輪20的前緣移至待磨削工件10的球截面最大弦長上；磨削內(nèi)球面時，磨削砂輪的后緣移至待磨削工件10的球截面最大弦長上，即對刀成功。然后移動待磨削工件，利用選擇的磨床對待磨削工件進(jìn)行球面磨削。

本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，根據(jù)待磨削工件的球截面弦長和球面半徑來確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑，使磨削砂輪的軸心線與待磨削工件的軸線相交于球心，改變了以往的展成法采用基于砂輪中心線與待加工球面中心線重合的計算方式，克服了展成法加工時受到所得出的扳轉(zhuǎn)角度及選用砂輪直徑的限制，本實施例只要砂輪直徑相切于待磨削工件的球面，包含待磨削工件的球面即可。因為計算方法的改變，扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑選擇更靈活，相應(yīng)磨床選擇更便捷，使用普通的內(nèi)圓磨床、外圓磨或工具磨床即可完成加工。采用本方法磨削內(nèi)外球面，操作便捷、直觀，角度調(diào)整簡單，砂輪選用及修整簡易，且無須借助專用砂輪修整裝置；不需設(shè)計使用專用夾具，提高了生產(chǎn)加工的實用性和可操作性。

優(yōu)選地，如圖2所示，圖2是本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法第二實施例的流程示意圖，在第一實施例的基礎(chǔ)上，步驟S200包括：

步驟S210、若獲取的球截面弦長為球截面最大弦長時，則根據(jù)獲取的球截面最大弦長和球面半徑，計算出球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角。

如圖3和圖4所示，若已知球截面最大弦長時，則通過球截面最大弦長計算出球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角為：

θ₁＝sin^-1(L/2R) (1)

其中，L為球截面最大弦長，R為球面半徑，θ₁為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角。

優(yōu)選地，如圖5所示，圖5是本發(fā)明內(nèi)外球面磨削方法第三實施例的流程示意圖，在第一實施例的基礎(chǔ)上，步驟S200包括：

步驟S220、若獲取的球截面弦長為球截面最小弦長時，則根據(jù)獲取的球截面最小弦長和球面半徑，計算出球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角。

優(yōu)選地，如圖6和圖7所示，若已知球截面最小弦長時，則通過球截面最小弦長計算出球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角為：

θ₂＝sin^-1(B/2R) (2)

其中，B為球截面最小弦長，R為球面半徑，θ₂為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角。

本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，通過獲取球截面最大弦長，即可計算出待磨削工件的圓心半角，繼而計算出頭架扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑。改變了球面磨削展成法應(yīng)用的計算公式，簡單易懂；操作便捷、直觀；角度調(diào)整簡單；砂輪選用及修整簡易，無須借助專用砂輪修整裝置。

優(yōu)選地，如圖8所示，本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，所述步驟S300包括：

步驟S310、若選擇的磨床為內(nèi)圓磨床，則獲取已設(shè)定好的內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度。

本實施例根據(jù)選擇的加工待磨削工件的磨床和計算出的圓心半角，來確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑。若選擇的磨床為內(nèi)圓磨床時，則將待磨削工件安裝在三爪、四爪卡盤或磁力吸盤上，用百分表找正跳動，然后設(shè)定內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)設(shè)定的內(nèi)圓磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度，計算出磨削砂輪的砂輪直徑。

步驟S320、根據(jù)頭架扳轉(zhuǎn)角度和計算出的圓心半角，計算出砂輪直徑。

若圓心半角為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角，則砂輪直徑為：

d1＝2R×Sin(θ₁-α) (3)

其中，θ₁為球截面最大弦長對應(yīng)的圓心半角，R為球面半徑，α為頭架扳轉(zhuǎn)角度，d1為砂輪直徑的最小值。

若圓心半角為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角，則砂輪直徑為：

d2＝2R×Sin(θ₂+α) (4)

其中，θ₂為球截面最小弦長對應(yīng)的圓心半角，R為球面半徑，α為頭架扳轉(zhuǎn)角度，d2為砂輪直徑的最大值。

本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，根據(jù)設(shè)定的磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度，計算出磨削砂輪的磨削直徑，改變了球面磨削展成法應(yīng)用的計算公式，簡單易懂；操作便捷、直觀；角度調(diào)整簡單；砂輪選用及修整簡易，無須借助專用砂輪修整裝置。

優(yōu)選地，如圖9所示，本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，所述步驟S300包括：

步驟S330、若選擇的磨床為外圓磨或工具磨床，則獲取外圓磨或工具磨床的砂輪直徑。

本實施例根據(jù)選擇的加工待磨削工件的磨床和計算出的圓心半角，來確定磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度和磨削砂輪的砂輪直徑。若選擇的磨床為外圓磨或工具磨床時，則可先選砂輪(砂輪直徑大于待磨削工件的球面弧長，并不超過干涉待磨削工件的球面弧長即可)，根據(jù)所選砂輪直徑及球面最大截圓直徑計算出圓心角的差值，即為工件頭架扳移角度。

步驟S340、根據(jù)砂輪直徑和計算出的圓心半角，計算出頭架扳轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)砂輪直徑和待磨削工件的球面最大截面直徑，并根據(jù)公式(3)或(4)，通過砂輪直徑反推計算出圓心角的差值，圓心角的差值即為頭架扳轉(zhuǎn)角度，并通過計算出來的圓心角的差值，選擇磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度。

本實施例提供的內(nèi)外球面磨削方法，根據(jù)磨削砂輪的磨削直徑，反推計算出磨床的頭架扳轉(zhuǎn)角度。根據(jù)磨削砂輪直徑計算磨床頭架扳轉(zhuǎn)角度的加工方法更適用于萬能外圓磨床和工具磨床，普通內(nèi)圓磨床因為頭架的扳轉(zhuǎn)角度受限(最大20°)更適用于先確定角度再計算砂輪直徑。因為計算方法的改變，扳轉(zhuǎn)角度和砂輪直徑選擇更靈活，相應(yīng)磨床選擇更便捷。改變了傳統(tǒng)球面磨削展成法應(yīng)用的計算方式，簡單易懂；操作便捷、直觀；角度調(diào)整簡單；砂輪選用及修整簡易，無須借助專用砂輪修整裝置。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。