CN102229086A - 采用可变直径砂轮磨削弧面凸轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用可变直径砂轮磨削弧面凸轮的方法。该方法磨削所采用的砂轮直径可以改变，以补偿砂轮在磨削过程中的磨损，使砂轮外径在磨削过程中保持稳定。由于本发明的弧面凸轮的磨削工艺完全摒弃了现有的行星磨削，创造性地通过增大砂轮直径而使得砂轮直径符合工艺要求，从而对弧面凸轮进行连续磨削，具有高效、高质的特点。

Description

采用可变直径砂轮磨削弧面凸轮的方法

技术领域

本发明涉及一种磨削工艺方法，特别是一种弧面凸轮的磨削方法。

背景技术

弧面凸轮（Globoidal Cam），又称滚子齿形凸轮（Roller Gear Cam）、蜗形凸轮、蜗杆式凸轮等。1988年的GB《机器理论与机构学术语》报批稿中正式使用了弧面分度凸轮术语。

弧面凸轮的轮廓是空间不可展螺旋面，难于用数学方程表达。最有效的加工方法，就是用机床模拟其工作原理。即机床有一个弧面凸轮回转轴（A轴），夹具相当于凸轮轴，安装在A轴上。机床还有一个回转轴（B轴），相当于从动轴，刀具相当于滚子。A轴与B轴的距离等于凸轮轴与从动轴之间的距离。A轴与B轴模拟凸轮分度过程中，凸轮轴与从动轴之间的运动规律，与滚子尺寸相同的砂轮就能加工出理想的弧面凸轮曲面。

要想实现高精度的弧面凸轮加工，磨削的过程中砂轮直径必须的保持一定的公差范围内。然而砂轮的直径在磨削的过程中是不断变化的，因此现有技术的磨削方法就必须采用行星磨削的方法进行磨削，行星磨削的原理如图1所示，一个A直径的砂轮100磨削一个B直径弧面凸轮200的内径，该砂轮100需要走一个A-B直径的圆。其利用高速电主轴达到高的磨削线速度，利用行星公转回转中心和自转回转中心的偏心量，实现磨削点到公转回转中心等于滚子半径的磨削要求。具体工艺可以参考周定伍等人的《弧面凸轮五轴联动数控行星磨削设备应用》一文。

然而，由于砂轮每次公转只有一次磨削机会，不是连续磨削，导致该磨削方法的磨削效率极低，上述文献结尾处中提到“该品种每月产量保持在50套以上”，可想而知此种加工方法效率之低。同时，由于磨削电主轴公转时，有一定的偏心量，主轴公转有一定振动，加上又不是连续磨削，加工面的表面质量也无法到达好的效果。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种磨削效率高、加工质量好的弧面凸轮磨削工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用可变直径砂轮磨削弧面凸轮的方法，磨削所采用的砂轮直径可以改变，以补偿砂轮在磨削过程中的磨损，使砂轮外径在磨削过程中保持稳定。

本发明的可变直径的CBN砂轮还可做如下改进：

作为上述技术方案的改进，上述方法包括以下步骤： 

（1）、将可变直径的砂轮的直径调整到满足公差要求，后对弧面凸轮进行磨削；

（2）、磨削过程中，砂轮磨损超过许可范围，通过砂轮变径机构，将砂轮外径调整到所需要的规定的尺寸；

（3）、不断重复步骤（1）至（2），至磨削结束。

作为上述技术方案的进一步改进，所述可变直径的砂轮包括一可弹性变形的基体和附着在基体表面的CBN层。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤（3）中所述的可变直径的砂轮的直径的增大是通过控制胀芯使可弹性变形的基体发生胀大来实现的。

作为上述技术方案的进一步改进，所述砂轮安装在磨杆的端面上，其基体的内表面呈锥面，所述胀芯的外表面呈与所述基体的内表面锥面配合的锥面，所述胀芯内设置有调整杆，所述调整杆与磨杆螺纹联接，当所述调整杆螺入磨杆时，调整杆带动胀芯移动，从而使胀芯胀开基体，使砂轮直径变化。

作为上述技术方案的进一步改进，所述胀芯通过手动调整实现砂轮直径的变化。

作为上述技术方案的进一步改进，所述胀芯由砂轮伺服主轴直接控制，自动实现砂轮直径的变化。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于本发明的弧面凸轮的磨削工艺完全摒弃了现有的行星磨削，创造性地通过可变直径的砂轮增大砂直径而使得砂轮直径符合工艺要求，从而对弧面凸轮进行连续磨削，具有高效、高质的特点。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术的行星磨削示意图；

图2是本发明砂轮的实施例俯视示意图；

图3是图2中A-A向剖视示意图；

图4是一种本发明砂轮直径调整示意图；

图5是另一种本发明砂轮直径调整的示意图；

图6是本发明使用伺服主轴来调整砂轮直径的示意图。

具体实施方式

本发明方法的基本构思是：提供一种弧面凸轮的磨削工艺，磨削所采用的砂轮直径可以改变，以补偿砂轮在磨削过程中的磨损，使砂轮外径在磨削过程中保持稳定，而使得砂轮直径符合工艺要求，从而对弧面凸轮进行连续磨削，具有高效、高质的特点。

作为优选，该工艺具体包括以下步骤：

（1）、将可变直径的砂轮的直径调整到满足公差要求，后对弧面凸轮进行磨削；

（2）、磨削过程中，砂轮磨损超过许可范围，通过砂轮变径机构，将砂轮外径调整到所需要的规定的尺寸；

（3）、不断重复步骤（1）至（2），至磨削结束。

本发明所使用的砂轮包括一可弹性变形的基体和附着在基体表面的CBN层。

图2和图3示出了本发明所用的直径可变的砂轮的一个实施例，其包括可弹性变形的基体1，所述基体的外圆表面附着有CBN层2。由于可变直径的CBN砂轮的CBN层2是附着在可弹性变形的基体1上的，其使用时，若砂轮的直径由于磨削损耗变小而不符合工艺要求时，可通过控制基体弹性变形使之膨胀，使得砂轮直径符合工艺要求。 

现有技术中，可以弹性变形的材料较多，只要具有可弹性变形性质的材料均可以应用到本发明技术方案中，作为一种较佳的实施方式，所述基体1为一筒状弹性金属基体。其内、外表面各具有若干道轴向分布的伸缩缝3，所述CBN层2位于由外表面上的伸缩缝3分隔的多个区域内。这样，使用一些已知的方法对本基体1作用，例如，利用液体压力，或利用热胀冷缩的原理等方式即可使之发生膨胀，从而使得砂轮直径变大，达到调整的目的，而伸缩缝3可以使得基体1具有顺利变形的空间。

作为另一种较佳的实施方式，所述基体1为一筒状橡胶基体，更有选地，其内、外表面各具有若干道轴向分布的伸缩缝3，所述CBN层位于由外表面上的伸缩缝3分隔的多个区域内。

上述基体1中，其内表面优选呈锥面，该结构是基体1实现膨胀以实现砂轮直径调整提供一种自身结构特征。参考图4，这种内表面优选呈锥面的基体1的使用示意图，所述砂轮安装在磨杆9的端面上，其基体1的内表面呈锥面，所述胀芯的外表面呈与所述基体的内表面锥面配合的锥面，所述胀芯4内设置有调整杆8，所述调整杆8与磨杆9螺纹联接，当所述调整杆8螺入磨杆9时，调整杆8带动胀芯4移动，从而使胀芯4胀开基体1，使砂轮直径变化。

当然，上述方式只是一种较佳的实施方式，作为另一种实施方式，所述基体1内表面为两段相交的锥面，这两段锥面的半径向基体中部收缩。参考图5，当基体1的内表面是两段相交的锥面，这两段锥面的半径向基体中部收缩时的一种应用情况。

上述过程中，可直接由操作人员通过手动调整调整杆8实现砂轮的直径变化。

当然，通过所述胀芯4由砂轮伺服主轴5直接控制，自动实现砂轮直径的变化。参考图6，砂轮伺服主轴5带动砂轮转动，使得砂轮与一六角头6套合，再控制一液压缸7驱动六角头6顶住置于胀芯4中的调整杆8并锁死该调整杆8，后砂轮伺服主轴5再转动预设角度，就可以使得砂轮的基体1膨胀，达到调整砂轮直径的目的。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种采用可变直径砂轮磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：磨削所采用的砂轮直径可以改变，以补偿砂轮在磨削过程中的磨损，使砂轮外径在磨削过程中保持稳定。

2.根据权利要求1所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将可变直径的砂轮的直径调整到满足公差要求，后对弧面凸轮进行磨削；

（2）、磨削过程中，砂轮磨损超过许可范围，通过砂轮变径机构，将砂轮外径调整到所需要的规定的尺寸；

（3）、不断重复步骤（1）至（2），至磨削结束。

3.根据权利要求1或2所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：所述可变直径的砂轮包括一可弹性变形的基体和附着在基体表面的CBN层。

4.根据权利要求3所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的可变直径的砂轮的直径的增大是通过控制一置于可弹性变形的基体内的胀芯使基体发生胀大来实现的。

5.根据权利要求4所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：所述砂轮安装在磨杆的端面上，其基体的内表面呈锥面，所述胀芯的外表面呈与所述基体的内表面锥面配合的锥面，所述胀芯内设置有调整杆，所述调整杆与磨杆螺纹联接，当所述调整杆螺入磨杆时，调整杆带动胀芯移动，从而使胀芯胀开基体，使砂轮直径变化。

6.根据权利要求4或5所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：所述胀芯通过手动调整实现砂轮直径的变化。

7.根据权利要求4或5所述的磨削弧面凸轮的方法，其特征在于：所述胀芯由砂轮伺服主轴直接控制，自动实现砂轮直径的变化。

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