專(zhuān)利名稱(chēng)：一種工裝及其磨加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工設(shè)備上的工裝，尤其是一種薄壁環(huán)(套、筒、缸)的磨加工工裝，特別是一種硬質(zhì)合金薄壁環(huán)(套、筒、缸)的磨加工工裝。本發(fā)明還涉及采用這種工裝進(jìn)行磨加工的方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工中，通常將壁厚與直徑(外環(huán)直徑)之比小于1/6的環(huán)狀(套、筒、缸)類(lèi)零件稱(chēng)為薄壁零件。薄壁環(huán)的機(jī)械加工方法中，為了獲得較高的尺寸和形位公差要求，如內(nèi)外環(huán)的同軸度彡o. 008mm，表面粗糙度彡RaO. 2，通常是采用磨床加工。為保證產(chǎn)品的徑向 跳動(dòng)，通常采用兩端頂尖定位的微錐芯軸穿薄壁產(chǎn)品內(nèi)環(huán)，利用錐面脹緊原理將產(chǎn)品緊固在芯軸上，進(jìn)行產(chǎn)品外圓磨加工。但是這種常規(guī)磨加工薄壁環(huán)產(chǎn)品的方法具有如下缺點(diǎn)
(I)微錐芯軸兩端是由頂尖頂住芯軸的中心孔，在加工一定數(shù)量的產(chǎn)品后微錐芯軸的中心孔磨損很大，極易產(chǎn)生跳動(dòng)，從而影響工裝的復(fù)位精度，加工的產(chǎn)品徑向跳動(dòng)會(huì)受到影響，跳動(dòng)公差達(dá)不到圖紙要求。并且微錐芯軸消耗大，成本高。(2)微錐芯軸外圓錐度為1:6000，150mm長(zhǎng)的微錐芯軸其最大徑與最小徑之差僅為0. 03mm。為保證產(chǎn)品的徑跳公差，該芯軸一次只能裝夾一件產(chǎn)品，而且每一件產(chǎn)品不是在微錐芯軸的同一位置，只有靠人工調(diào)節(jié)，這樣便減低了加工效率。(3)產(chǎn)品穿微錐芯軸加工時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)薄壁環(huán)的內(nèi)環(huán)和芯軸的自然緊固，內(nèi)環(huán)和芯軸必須緊密貼合，使內(nèi)環(huán)周邊直角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在磨加工產(chǎn)品外圓的沖擊力的作用下，內(nèi)環(huán)的直角邊很容易產(chǎn)生掉邊，從而產(chǎn)生廢品，并且破裂時(shí)崩缺的邊角料容易對(duì)操作者產(chǎn)生傷害。(4)磨加工的操作中，需對(duì)金剛石砂輪修整。修整步驟是先卸下微錐芯軸，再裝上碳化硅砂輪修整金剛石砂輪，并移動(dòng)了事先固定好的尾座。但這樣的砂輪修整步驟，既增加修整時(shí)間，又影響尾座頂尖的復(fù)位精度，并最終影響批量產(chǎn)品的同軸度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種磨加工工裝，以及采用專(zhuān)用工裝進(jìn)行磨加工的方法。采用這樣的工裝和磨加工方法，既可以保證批量產(chǎn)品具有較高的尺寸和形位公差要求,且產(chǎn)品加工效率高,加工成本低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的工裝包括芯軸，所述芯軸沿軸向依次布置有沿徑向延伸的且外徑逐次遞減的圓柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、磨削砂輪退刀工位、產(chǎn)品裝夾工位、產(chǎn)品鎖緊工位。將上述具有多個(gè)工位的一體固連的工裝按照下述方式進(jìn)行薄壁產(chǎn)品的磨加工
(I)將芯軸的卡緊工位與磨床頭架的背盤(pán)卡固；可以選擇如下卡固方法，將卡緊工位的
端面內(nèi)凹的卡槽與背盤(pán)卡固，緊固螺釘穿入卡緊工位與背盤(pán)上的定位孔將二者緊固連接。再將背盤(pán)裝入磨床的頭架中。
(2)將待加工的薄壁產(chǎn)品內(nèi)環(huán)套裝在產(chǎn)品裝夾工位，裝夾工位的圓柱外徑尺寸與產(chǎn)品內(nèi)環(huán)尺寸為間隙配合，通過(guò)鎖緊工位的鎖緊部件從軸向?qū)a(chǎn)品裝夾工位上的產(chǎn)品鎖緊；
(3)啟動(dòng)磨床的磨削砂輪，將產(chǎn)品外環(huán)磨削致所需工藝尺寸。由于采用專(zhuān)用的工裝，并將該工裝直接與機(jī)床頭架固連進(jìn)行薄壁產(chǎn)品的磨加工方式，避免了工裝與頭架的裝夾配合間隙，減少工裝磨損，提高芯軸的使用壽命，還使工裝的定位基準(zhǔn)與磨床的定位基準(zhǔn)一致和統(tǒng)一，定心精度高，解決了加工產(chǎn)品復(fù)位精度不高，影響產(chǎn)品一次合格率的問(wèn)題。此外由于產(chǎn)品裝夾工位的工作面為圓柱形，裝夾工位的外徑與產(chǎn)品內(nèi)環(huán)尺寸相適配，可將需要磨加工的多個(gè)薄壁環(huán)依次并排套入圓柱形工位上并通過(guò)鎖緊工位上的鎖緊部
件將產(chǎn)品鎖緊緊固，一次加工產(chǎn)品量較過(guò)去提高了 3、4倍，極大提高了加工效能。而且由于采用圓柱工作面與薄壁環(huán)的內(nèi)環(huán)套接的間隙配合和端面鎖緊，在加工產(chǎn)品時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生邊角處崩缺的缺陷，產(chǎn)品的工序廢品率得到了有效控制，提高了產(chǎn)品合格率。更進(jìn)一步的改進(jìn)是，工裝的卡固工位、修整砂輪退刀工位之間還依次布置有修整砂輪裝夾工位、修整砂輪鎖緊工位。磨削砂輪在加工一段時(shí)間薄壁產(chǎn)品后會(huì)產(chǎn)生磨損，需用硬度更高的碳化硅砂輪修正磨削砂輪。通過(guò)在工裝上設(shè)計(jì)一個(gè)修整砂輪工位，當(dāng)需要對(duì)金剛石磨削砂輪進(jìn)行修整時(shí)，按照如下方法進(jìn)行修整
(1)停止磨削砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將修整砂輪套裝在修整砂輪裝夾工位上，并通過(guò)修整砂輪鎖緊工位上的鎖緊部件從軸向?qū)ι拜嗘i緊緊固，
(2)啟動(dòng)修整砂輪，對(duì)磨削砂輪修正至工藝要求，停止修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)將修整砂輪從修整砂輪裝夾工位卸下。采用上述修整步驟，即可在不卸工裝的情況下隨時(shí)對(duì)磨削砂輪進(jìn)行修整，保證了產(chǎn)品的一致性和加工產(chǎn)品外圓的加工精度和表面粗糙度，還縮短了金剛石磨削砂輪的修正時(shí)間。更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述產(chǎn)品鎖緊工位、修整砂輪鎖緊工位，可以是在相應(yīng)的圓柱形的柱形工作面上設(shè)置有外螺紋。在磨削加工時(shí)，旋緊與螺紋相匹配的鎖緊螺母，將產(chǎn)品或砂輪壓緊，即可從軸向?qū)⒐の簧系漠a(chǎn)品或砂輪緊固壓緊。采用本發(fā)明工裝，復(fù)位精度高、穩(wěn)定，裝卸產(chǎn)品方便，可顯著提高產(chǎn)品一次合格率和加工效能，較好的滿(mǎn)足高精度薄壁環(huán)產(chǎn)品批量磨削加工的精度要求。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)微錐芯軸。圖2是本發(fā)明實(shí)施例工裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為發(fā)明的上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)的微錐芯軸，微錐芯軸外圓錐度為1:6000。如圖2所示的本發(fā)明工裝，包括一根由多個(gè)工位一體固連的芯軸，上述工位為沿芯軸軸向分布，且沿芯軸徑向延伸的外徑逐次遞減的圓柱形工位；依次包括卡固工位I、修整砂輪裝夾工位2、修整砂輪鎖緊工位3、砂輪退刀工位4、產(chǎn)品裝夾工位5、產(chǎn)品鎖緊工位6。產(chǎn)品鎖緊工位、修整砂輪鎖緊工位在其柱形工作面上設(shè)置有外螺紋。用本發(fā)明工裝加工薄壁環(huán)產(chǎn)品，其內(nèi)環(huán)直徑為22mm，外環(huán)直徑為25mm，高度為8mm,單邊壁厚為I. 5mm。首先，將工裝卡緊工位的端面卡槽7與磨床的背盤(pán)(圖中未示出)卡固，用緊固螺釘穿過(guò)連接孔把卡緊工位與背盤(pán)固連。將產(chǎn)品內(nèi)環(huán)套在產(chǎn)品裝夾工位上，裝夾工位的圓柱外徑尺寸與產(chǎn)品內(nèi)環(huán)尺寸為間隙配合(配合間隙0.01mm以?xún)?nèi))，由于裝夾工位的長(zhǎng)度L約為30mm，可一次性裝夾4件產(chǎn)品，旋緊產(chǎn)品鎖緊工位上的螺母 ，從側(cè)面(端面)將裝夾工位上的產(chǎn)品相互壓緊。啟動(dòng)磨床的金剛石磨削砂輪，對(duì)上述4件產(chǎn)品的外圓磨削加工至工藝尺寸，由于采用工裝直接裝在機(jī)床頭架的錐度背盤(pán)上，使工裝與頭架固定并一起回轉(zhuǎn)，即保證了工裝的復(fù)位回轉(zhuǎn)精度，又避免了加工中工裝的磨損，每件工裝可加工上萬(wàn)件產(chǎn)品，極大的降低了制造成本。加工出的產(chǎn)品徑向跳動(dòng)完全滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。該產(chǎn)品在外圓磨工序的一次合格率達(dá)到99%以上，且未出現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)環(huán)受力擠壓破損現(xiàn)象。有了高精度的復(fù)位保證，外圓工裝一次可裝夾3 4件產(chǎn)品同時(shí)加工，與傳統(tǒng)的微錐芯軸相比，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率3倍以上。在磨削過(guò)程中，根據(jù)需要對(duì)磨削砂輪按照如下步驟進(jìn)行修正
不卸下工裝，停止金剛石磨削砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在芯軸的修整砂輪裝夾工位裝上碳化硅修整砂輪，轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪鎖緊工位上的鎖緊螺母，沿軸向?qū)⑿拚拜喲b夾工位上放置的修整砂輪壓緊。啟動(dòng)修整砂輪，對(duì)磨削砂輪修正至工藝要求，停止修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)。將修整砂輪從修整砂輪裝夾工位卸下。由于不卸下工裝，即在固定位置裝上碳化硅修整砂輪直接對(duì)磨損了的金剛石磨削砂輪進(jìn)行修整，保證了被加工產(chǎn)品的一致性，其產(chǎn)品的徑向跳動(dòng)全部控制在0. 012mm以?xún)?nèi)，表面粗糙度復(fù)合要求，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。試驗(yàn)證明，本發(fā)明工裝適用于批量大、徑跳要求高、尺寸公差小的薄壁環(huán)外圓磨削。需要說(shuō)明的是雖然上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述實(shí)施例中不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以想到的替換結(jié)構(gòu)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不脫離本發(fā)明的精神和基本特征的情況下，本發(fā)明可以具體化為其他具體的形式。因此本發(fā)明的實(shí)例可以認(rèn)為在所有方面均是說(shuō)明性和沒(méi)有限制性的，由附加的權(quán)利要求所表明的本發(fā)明范圍勝于上述說(shuō)明書(shū)的范圍，因此在其內(nèi)涵和權(quán)利要求等效范圍之內(nèi)的所有變化均包含在其所要求保護(hù)的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種工裝，包括芯軸，其特征在于所述芯軸沿軸向依次布置有沿徑向延伸的且外徑逐次遞減的圓柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、磨削砂輪退刀工位、產(chǎn)品裝夾工位、產(chǎn)品鎖緊工位。
2.如權(quán)利要求I所述的工裝，其特征在于所述卡固工位、砂輪退刀工位之間還依次布置有修整砂輪裝夾工位、修整砂輪鎖緊工位。
3.如權(quán)利要求I或2所述的工裝，其特征在于所述卡緊工位上設(shè)置有連接孔。
4.如權(quán)利要求3所述的工裝，其特征在于所述卡緊工位的端面設(shè)置有內(nèi)凹的卡槽。
5.如權(quán)利要求2所述的工裝，其特征在于所述產(chǎn)品鎖緊工位，其在圓柱形的柱形工作面上設(shè)置有外螺紋；所述修整砂輪鎖緊工位，其在圓柱形的柱形工作面上設(shè)置有外螺紋。
6.一種如權(quán)利要求I所述的工裝用于磨床加工的方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將芯軸的卡緊工位與磨床頭架的背盤(pán)卡固； (2)將薄壁產(chǎn)品內(nèi)環(huán)套裝在產(chǎn)品裝夾工位，裝夾工位的圓柱外徑尺寸與產(chǎn)品內(nèi)環(huán)尺寸為間隙配合，通過(guò)鎖緊工位的鎖緊部件從軸向?qū)a(chǎn)品裝夾工位上的產(chǎn)品鎖緊； (3)啟動(dòng)磨床的磨削砂輪，將產(chǎn)品外環(huán)磨削致所需工藝尺寸。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在磨削過(guò)程中，對(duì)磨削砂輪按照如下步驟進(jìn)行修正 (4)停止磨削砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將修整砂輪套裝入修整砂輪裝夾工位上，并通過(guò)修整砂輪鎖緊工位上的鎖緊部件從軸向?qū)ι拜嗘i緊緊固， (5)啟動(dòng)修整砂輪，對(duì)磨削砂輪修正至工藝要求，停止修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)； (6)將修整砂輪從修整砂輪裝夾工位卸下。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述卡緊工位通過(guò)如下步驟與背盤(pán)卡固 (1-1)卡固工位的端面內(nèi)凹的卡槽與背盤(pán)卡固，緊固螺釘穿入卡緊工位與背盤(pán)上的連接孔將二者緊固連接。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)品鎖緊工位按照如下方法鎖緊產(chǎn)品裝夾工位上的廣品 產(chǎn)品鎖緊工位上圓柱形的柱形工作面上設(shè)置有外螺紋和與之相適配的螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，沿軸向?qū)a(chǎn)品裝夾工位上放置的產(chǎn)品壓緊。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述修整砂輪鎖緊工位按照如下方法鎖緊修整砂輪裝夾工位上的砂輪 修整砂輪鎖緊工位上圓柱形的柱形工作面上設(shè)置有外螺紋和與之相適配的螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，沿軸向?qū)⑿拚拜喲b夾工位上放置的修整砂輪壓緊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磨加工產(chǎn)品的專(zhuān)用工裝。其包括由多個(gè)工位一體固連的芯軸，上述工位為沿芯軸軸向分布且沿芯軸徑向延伸的外徑逐次遞減的圓柱形工位，所述工位依次包括卡固工位、修整砂輪裝夾工位、修整砂輪鎖緊工位、砂輪退刀工位、產(chǎn)品裝夾工位、產(chǎn)品鎖緊工位。本發(fā)明還涉及上述工裝的磨加工方法，采用本發(fā)明的方法加工薄壁環(huán)產(chǎn)品，具有復(fù)位精度高、穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。且裝卸產(chǎn)品方便，可顯著提高產(chǎn)品一次合格率和加工效能，較好的滿(mǎn)足高精度薄壁環(huán)產(chǎn)品批量磨削加工的精度要求。
文檔編號(hào)B24B19/00GK102717319SQ201210217719
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者蔡斌 申請(qǐng)人:自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司