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(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙端面零件的加工方法和加工設(shè)備，具體涉及一種對(duì)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(jìn)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(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)的各種機(jī)械機(jī)構(gòu)，如汽車變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)中的墊片、內(nèi)燃機(jī)中的活塞環(huán)等。這類零件為圓盤形或環(huán)形，特點(diǎn)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(chǔ)油槽，小端面一般有斜臺(tái)，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(duì)厚度和尺寸精度的要求高，尤其是對(duì)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(yīng)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(shè)計(jì)要求尺寸時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)零件的大端面未能全部磨出，平面度達(dá)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(jī)床廠型號(hào)為M7160X16/HZ的臥軸矩臺(tái)平面磨床(下文均簡(jiǎn)稱為 M7160平面磨床)磨削。此方法需反復(fù)翻面磨削，平面度僅能達(dá)到0.04mm，尚需鉗工進(jìn)行手工校正才能達(dá)到0. 03mm的要求，因而效率極低，每8小時(shí)一班僅能磨削200余件。3.采用立軸圓臺(tái)平面磨床與M7160平面磨床配合磨削。此方法先用立軸圓臺(tái)平面磨床對(duì)零件兩個(gè)端面分別進(jìn)行粗磨，每面預(yù)留0. 04的精磨量，再用M7160平面磨床對(duì)零件兩個(gè)端面分別進(jìn)行精磨(仍需鉗工校正平面度)，每8小時(shí)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(duì)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(dá)到或超過產(chǎn)品厚度、粗糙度、平面度、平行度等要求，同時(shí)極大地提高生產(chǎn)效率，能夠廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)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(shè)備準(zhǔn)備采用臥軸雙端面磨床；2)設(shè)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(gè)電機(jī)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(jìn)行無極調(diào)速；3)導(dǎo)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(dǎo)軌，所選導(dǎo)軌的厚度小于環(huán)狀零件毛坯件厚度約1 2. 5mm ；4)導(dǎo)軌裝調(diào)調(diào)整上、下導(dǎo)軌，使其工作面對(duì)稱中心約高于輔助砂輪中心1mm，同時(shí)調(diào)整上、下導(dǎo)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(dòng)基準(zhǔn)砂輪及輔助砂輪設(shè)定基準(zhǔn)砂輪及輔助砂輪的轉(zhuǎn)速均為760r/min，并啟動(dòng)；7)修整基準(zhǔn)砂輪和輔助砂輪同時(shí)修整基準(zhǔn)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(zhǔn)砂輪工作面與進(jìn)口導(dǎo)板端面的位置調(diào)整基準(zhǔn)砂輪的工作面，使其與進(jìn)口導(dǎo)板端面的距離為0. 03 0. 06mm ；10)調(diào)整輔助砂輪與基準(zhǔn)砂輪的夾角當(dāng)主要控制環(huán)狀零件毛坯件的厚度公差和 /或粗糙度時(shí)，調(diào)整輔助砂輪使其與基準(zhǔn)砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進(jìn)口大、出口小，差值為工件磨削量的2/3 ；當(dāng)主要控制環(huán)狀零件毛坯件的平面度和/或平行度時(shí)，調(diào)整輔助砂輪使其與基準(zhǔn)砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進(jìn)口小、出口大，差值為0. 05；11)調(diào)整基準(zhǔn)和輔助砂輪的進(jìn)、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(jìn)、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(jì)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(jì)算輔助磨削系統(tǒng)的變頻數(shù)，經(jīng)試用，不理想則作適當(dāng)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(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，根據(jù)步驟1 計(jì)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)；16)設(shè)定送料速度速度為2 9m/min ；設(shè)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(dòng)送料器上，環(huán)狀零件毛坯件的大端面必須位于基準(zhǔn)砂輪一側(cè)；18)開動(dòng)送料系統(tǒng)開動(dòng)臥軸雙端面磨床的自動(dòng)送料器，使環(huán)狀零件毛坯件按步驟16)設(shè)定的送料速度送進(jìn)、下落并沿上、下導(dǎo)軌勻速向前推進(jìn)；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(jìn)入并穿過臥軸雙端面磨床的基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)進(jìn)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(fù)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(dòng)送料器，重復(fù)以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件厚度大于設(shè)計(jì)最大厚度0. 01-0. 02mm時(shí)，得到符合要求的半精磨環(huán)狀零件，結(jié)束半精磨過程；對(duì)于環(huán)狀零件毛坯件的批量半精磨磨削，需隨時(shí)檢查環(huán)狀零件毛坯件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時(shí)調(diào)整進(jìn)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(duì)半精磨環(huán)狀零件進(jìn)行另一輪循環(huán)操作；對(duì)半精磨環(huán)狀零件的精磨磨削，需隨時(shí)檢測(cè)半精磨環(huán)狀零件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時(shí)調(diào)整進(jìn)刀量，使半精磨環(huán)狀零件的厚度控制在設(shè)計(jì)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(zhǔn)砂輪和輔助砂輪的方法為按左右砂輪修整按鈕啟動(dòng)砂輪修整系統(tǒng)，使修整臂擺動(dòng)修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進(jìn)給手輪，進(jìn)給量0. 002 0. 02mm/次、且按照粗修大、精修小的原則設(shè)定進(jìn)給量，擺動(dòng)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(zhǔn)砂輪的夾角的方法為水平方向基準(zhǔn)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(jì)算變頻數(shù)的方法為基頻/輔理頻=F±/F/>; 輔實(shí)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(zhǔn)砂輪用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機(jī)用電理論頻率，單位Hz ；輔實(shí)頻一輔助砂輪用電機(jī)用電實(shí)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(jì)算的變頻數(shù)，調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機(jī)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；Na^—基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準(zhǔn)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(jì)算的變頻數(shù)為40，則將變頻器調(diào)到相應(yīng)的位置，電機(jī)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(shè)定送料速度的設(shè)定方法為按前述原則旋轉(zhuǎn)送料速度旋扭到設(shè)定的位置，并試運(yùn)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(shí)調(diào)整進(jìn)刀的方法為用手轉(zhuǎn)動(dòng)基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)或輔助磨削系統(tǒng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的大手輪或小手輪，對(duì)砂輪磨損進(jìn)行補(bǔ)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)、輔助磨削系統(tǒng)、液壓控制柜、基準(zhǔn)砂輪、輔助砂輪、上導(dǎo)軌、下導(dǎo)軌、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)送料器、磨削出口 ；其特征在于它還包括電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器設(shè)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(jìn)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(jì)算方法為基頻/輔理頻=F±/F +，輔實(shí)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(zhǔn)砂輪用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機(jī)用電理論頻率，單位Hz ；輔實(shí)頻一輔助砂輪用電機(jī)用電實(shí)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(jì)算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機(jī)轉(zhuǎn)速為基頻 /輔頻= / ，砂輔轉(zhuǎn)速為；其中，基頻一基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；Na^—基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準(zhǔn)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(jìn)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(dá)到基準(zhǔn)砂輪與輔助砂輪合適的轉(zhuǎn)速比，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)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(shí)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(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)，兩端面磨削量均勻，硬度層層深符合設(shè)計(jì)要求，平面度可達(dá)到0. 02mm，平行度可達(dá)到0. 03mm，粗糙度可達(dá)到RaO. 4，取消了鉗工手工校正工序。該方法具有設(shè)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(diǎn)，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(yīng)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)，5-輔助磨削系統(tǒng)，6-液壓控制柜，7-電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，8-基準(zhǔn)砂輪，9-輔助砂輪，10-上導(dǎo)軌，11-下導(dǎo)軌，12-冷卻系統(tǒng)，13-自動(dòng)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(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)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(shí)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)4、輔助磨削系統(tǒng)5、液壓控制柜6、基準(zhǔn)砂輪8、輔助砂輪9、上導(dǎo)軌 10、下導(dǎo)軌11、冷卻系統(tǒng)12、自動(dòng)送料器13、磨削出口 14 ；其特征在于它還包括電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7設(shè)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(jìn)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(jì)算方法為基頻/輔理頻=F±/F/>;輔實(shí)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(zhǔn)砂輪用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機(jī)用電理論頻率，單位Hz ；輔實(shí)頻一輔助砂輪用電機(jī)用電實(shí)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(jì)算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機(jī)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ； 輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；Na^—基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/ min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準(zhǔn)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(gè)步驟，各工步操作為1)設(shè)備準(zhǔn)備。采用臥軸雙端面磨床3，本實(shí)例型號(hào)為乳山市宏遠(yuǎn)機(jī)床制造有限公司M7675，可磨削工件直徑為Φ 55 Φ MOmm (本實(shí)例為Φ 71. 9mm)，可加工工件厚度為2 90mm(本實(shí)例為6. 35mm)；磨頭主軸轉(zhuǎn)速為760r/min ；磨頭移動(dòng)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(jìn)給量為0. 02mm/0. 002mm ；磨頭修整最大、最小進(jìn)給量為0. 02mm、0. 002mm ；砂輪修整器擺動(dòng)速度為0. 5 1. 5m/min (本實(shí)例為0. 8m/min)，送料速度為2 9m/min (本實(shí)例為1. 7m/min)。2)設(shè)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(gè)電機(jī)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(jìn)行無極調(diào)速。本實(shí)例所添加的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器型號(hào)海利普HLPA003043B。3)導(dǎo)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(dǎo)軌10和11，所選導(dǎo)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(shí)例所選導(dǎo)軌10和 11的厚度為4mm)。4)導(dǎo)軌裝調(diào)。調(diào)整上、下導(dǎo)軌10和11，使其工作面對(duì)稱中心約高于輔助砂輪9中心1mm，調(diào)整上、下導(dǎo)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(shí)例所選上、下導(dǎo)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(dòng)基準(zhǔn)砂輪及輔助砂輪。設(shè)定基準(zhǔn)砂輪8及輔助砂輪9均為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(磨頭主軸轉(zhuǎn)速760r/min)，并開啟。7)修整基準(zhǔn)砂輪和輔助砂輪端面。啟動(dòng)左右修整砂輪系統(tǒng)，使修整臂擺動(dòng)修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進(jìn)給手輪進(jìn)刀(粗修時(shí)進(jìn)0. 02mm/次，逐步減小，精修時(shí)進(jìn) 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(zhǔn)砂輪工作面與進(jìn)口導(dǎo)板端面的位置。調(diào)整基準(zhǔn)砂輪8的工作面，使其與進(jìn)口導(dǎo)板端面的距離為0. 05mm。10)調(diào)整輔助砂輪與基準(zhǔn)砂輪的夾角。調(diào)整輔助砂輪9，本實(shí)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(zhǔn)砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件2進(jìn)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(zhǔn)砂輪、輔助砂輪進(jìn)、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(jì)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(jì)算輔助磨削系統(tǒng)5的變頻數(shù)。(本實(shí)例的計(jì)算步驟1803. 94/1013. 25 = 50/輔理頻，輔理頻= 1013. 25X50 + 18. 3. 94 = 28. 08，輔實(shí)頻=K* 輔理頻=1. 5X28. 08 = 42. 12，取輔實(shí)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(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器7，根據(jù)步驟13) 計(jì)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(shí)例的調(diào)整步驟將調(diào)頻器設(shè)定為42，開啟輔助磨削系統(tǒng)5，則輔助砂輪用電機(jī)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)。同時(shí)啟動(dòng)基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)4和輔助磨削系統(tǒng)5。16)設(shè)定送料速度。本實(shí)例外形為圓形，是淬硬件，設(shè)定為9m/min，經(jīng)實(shí)際使用，既能保證加工質(zhì)量，也能滿足每8小時(shí)班產(chǎn)5600件(實(shí)際磨削時(shí)間7小時(shí)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(dòng)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(zhǔn)砂輪4 一側(cè)。18)開動(dòng)送料系統(tǒng)。開動(dòng)臥軸雙端面磨床3的自動(dòng)送料器13，使環(huán)狀零件毛坯件 2按步驟16)設(shè)定的送料速度沿上、下導(dǎo)軌10、11勻速向前推進(jìn)，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(shí)進(jìn)入并穿過臥軸雙端面磨床3的基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)4和輔助磨削系統(tǒng)5進(jìn)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(fù)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(shí)例中一次收集1000件左右)再返回自動(dòng)送料器13，重復(fù)以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件2厚度大于設(shè)計(jì)最大厚度0. 01-0. 02mm時(shí)，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(duì)于環(huán)狀零件毛坯件2的批量半精磨磨削，需隨時(shí)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(shí)調(diào)整進(jìn)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(duì)半精磨環(huán)狀零件15進(jìn)行另一輪循環(huán)操作。對(duì)半精磨環(huán)狀零件15的精磨磨削(只磨一次)，需隨時(shí)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(shí)調(diào)整進(jìn)刀，使半精磨環(huán)狀零件15的厚度控制在設(shè)計(jì)厚度公差中線附近(本實(shí)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(dá)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(shè)計(jì)要求零件厚度公差士0. 02mm，零件基準(zhǔn)面平面度為0. 03mm，另一端面對(duì)基準(zhǔn)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(jì)算，整個(gè)加工過程粗精磨共3次總長度0. 675m ；按照8小時(shí)為一班時(shí)，每班實(shí)磨7小時(shí)，送料速度按9m/min，班總送進(jìn)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(shí)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(hù)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(shè)備準(zhǔn)備采用臥軸雙端面磨床；2)設(shè)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(gè)電機(jī)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(jìn)行無極調(diào)速；3)導(dǎo)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(dǎo)軌，所選導(dǎo)軌的厚度小于環(huán)狀零件毛坯件厚度約1 2. 5mm ；4)導(dǎo)軌裝調(diào)調(diào)整上、下導(dǎo)軌，使其工作面對(duì)稱中心約高于輔助砂輪中心1mm，同時(shí)調(diào)整上、下導(dǎo)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(dòng)基準(zhǔn)砂輪及輔助砂輪設(shè)定基準(zhǔn)砂輪及輔助砂輪的轉(zhuǎn)速均為760r/min，并啟動(dòng)；7)修整基準(zhǔn)砂輪和輔助砂輪同時(shí)修整基準(zhǔn)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(zhǔn)砂輪工作面與進(jìn)口導(dǎo)板端面的位置調(diào)整基準(zhǔn)砂輪的工作面，使其與進(jìn)口導(dǎo)板端面的距離為0. 03 0. 06mm ；10)調(diào)整輔助砂輪與基準(zhǔn)砂輪的夾角當(dāng)主要控制環(huán)狀零件毛坯件的厚度公差和/或粗糙度時(shí)，調(diào)整輔助砂輪使其與基準(zhǔn)砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進(jìn)口大、出口小， 差值為工件磨削量的2/3 ；當(dāng)主要控制環(huán)狀零件毛坯件的平面度和/或平行度時(shí)，調(diào)整輔助砂輪使其與基準(zhǔn)砂輪的夾角調(diào)整為環(huán)狀零件毛坯件進(jìn)口小、出口大，差值為0. 05；11)調(diào)整基準(zhǔn)和輔助砂輪的進(jìn)、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(jìn)、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(jì)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(jì)算輔助磨削系統(tǒng)的變頻數(shù)，經(jīng)試用，不理想則作適當(dāng)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(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，根據(jù)步驟1 計(jì)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)；16)設(shè)定送料速度速度為1.5 5m/min ；設(shè)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(dòng)送料器上，環(huán)狀零件毛坯件的大端面必須位于基準(zhǔn)砂輪一側(cè)；18)開動(dòng)送料系統(tǒng)開動(dòng)臥軸雙端面磨床的自動(dòng)送料器，使環(huán)狀零件毛坯件按步驟16) 設(shè)定的送料速度送進(jìn)、下落并沿上、下導(dǎo)軌勻速向前推進(jìn)；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(jìn)入并穿過臥軸雙端面磨床的基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)和輔助磨削系統(tǒng)進(jìn)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(fù)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(dòng)送料器，重復(fù)以上17)、18)、19)、20)步驟，直至環(huán)狀零件毛坯件厚度大于設(shè)計(jì)最大厚度0. 01 0. 02mm時(shí)，得到符合要求的半精磨環(huán)狀零件，結(jié)束半精磨過程；對(duì)于環(huán)狀零件毛坯件的批量半精磨磨削，需隨時(shí)檢查環(huán)狀零件毛坯件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時(shí)調(diào)整進(jìn)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(duì)半精磨環(huán)狀零件進(jìn)行另一輪循環(huán)操作；對(duì)半精磨環(huán)狀零件的精磨磨削，需隨時(shí)檢測(cè)半精磨環(huán)狀零件的厚度，根據(jù)厚度變化情況隨時(shí)調(diào)整進(jìn)刀量，使半精磨環(huán)狀零件的厚度控制在設(shè)計(jì)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(zhǔn)砂輪和輔助砂輪的方法為按左右砂輪修整按鈕啟動(dòng)砂輪修整系統(tǒng)，使修整臂擺動(dòng)修整砂輪，每修整一次后，旋轉(zhuǎn)左右砂輪進(jìn)給手輪，進(jìn)給量0. 002 0. 02mm/次、且按照粗修大、精修小的原則設(shè)定進(jìn)給量，擺動(dòng)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(zhǔn)砂輪的夾角的方法為水平方向基準(zhǔn)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(jì)算變頻數(shù)的方法為基頻/輔理頻=F大/F(小)，輔實(shí)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(zhǔn)砂輪用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機(jī)用電理論頻率，單位Hz ；輔實(shí)頻一輔助砂輪用電機(jī)用電實(shí)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(jì)算的變頻數(shù)，調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機(jī)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；Na^—基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min —基準(zhǔn)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(shè)定送料速度的設(shè)定方法為按前述原則旋轉(zhuǎn)送料速度旋扭到設(shè)定的位置，并試運(yùn)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(shí)調(diào)整進(jìn)刀的方法為用手轉(zhuǎn)動(dòng)基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)或輔助磨削系統(tǒng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的大手輪或小手輪，對(duì)砂輪磨損進(jìn)行補(bǔ)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)、輔助磨削系統(tǒng)、液壓控制柜、基準(zhǔn)砂輪、輔助砂輪、上導(dǎo)軌、下導(dǎo)軌、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)送料器、磨削出口 ；其特征在于它還包括電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)頻器設(shè)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(jìn)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(jì)算方法為基頻/輔理頻=F±/FH、)，輔實(shí)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(zhǔn)砂輪用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔理頻一輔助砂輪用電機(jī)用電理論頻率， 單位Hz ；輔實(shí)頻一輔助砂輪用電機(jī)用電實(shí)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(jì)算的變頻數(shù)調(diào)整變頻器，輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)、輔助砂輪的轉(zhuǎn)速隨之改變電機(jī)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(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位Hz ；輔頻一輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)用電頻率，單位 Hz ；N·—基準(zhǔn)磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min ；Niw—輔助磨削系統(tǒng)用電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/ min —基準(zhǔn)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(jī)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(jìn)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(dá)到基準(zhǔn)砂輪與輔助砂輪合適的轉(zhuǎn)速比，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)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(shí)現(xiàn)此類零件的大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B24B7/17GK102229077SQ201110168040
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:武漢華夏精沖技術(shù)有限公司