CN103042445A - 一种用于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置 - Google Patents

一种用于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置 Download PDF

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王凯
聂凤明
吴庆堂
吴焕
康战
郭波
李珊
卢政宇
魏巍
段学俊
李征
陈洪海
修冬
张维杰
胡宝共
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Abstract

一种用于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置。该装置适合高精度圆锥面、圆柱面相切的单体泵阀芯的磨削加工。通过一次定位、装夹对所有圆锥面、圆柱面及过渡曲面进行磨削加工。由主轴顶尖与尾顶顶尖对阀芯进行定位夹紧，使用大直径小宽度的CBN砂轮外圆完成阀芯圆柱面的磨削加工，使用砂轮外圆与侧面接合处的边线完成阀芯圆锥面的磨削加工。

Description

一种用于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置
技术领域
本发明涉及一种单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置。特别适合于高精度圆锥面、圆柱面相切的单体泵阀芯的磨削加工。 
背景技术
单体泵阀芯是由圆锥面、圆柱面及其相切过渡曲面组成的外圆表面结构，用于单体泵高压油密封的回转类零件。圆锥面、圆柱面必须有高的圆柱度、高的表面质量，并且各形面的中心线同轴度要求很高。目前公知的加工方式是圆柱面、圆锥面分别装夹加工。圆锥面利用成形磨削的方式进行加工。在两工序转换过程中需要进行二次装夹。这种加工方式容易造成大的定位误差，从而造成各形面中心线同轴精度差，而且成形磨削砂轮休整困难，很难保证锥面的精度。目前查阅的文献表明：对由圆锥面与圆柱面相切结合的单体泵阀芯的一次定位、装夹的磨削加工方式没有论述，也从未采用大直径小宽度CBN砂轮外圆与侧面接合处边线对阀芯圆锥面进行磨削加工的方法。目前尚没有发现公知的针对圆锥面、圆柱面相切阀芯的集定位、装夹和加工为一体的磨削加工装置。 
发明内容
为了解决现有的对于圆锥面、圆柱面相切结合单体泵阀芯磨削加工方式精度不高，只能达到圆柱度为0.006mm，圆锥面跳动为0.008mm，二者同轴度为0.02mm，不能满足实际需要的问题。本发明提供一种对于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的复杂曲面的定位、装夹磨削加工的装置。该装置可以对圆锥面、圆柱面相切复杂曲面单体泵阀芯进行磨削加工。通过一次装夹，实现阀芯圆锥面、圆柱面加工。 
实现本发明目的技术解决方案为：圆锥面、圆柱面相切单体泵阀芯磨削加工装置。该装置由床身(1)、Z轴导轨(2)、工件轴滑台(3)、主轴***(4)、砂轮轴***(5)、尾顶***(6)、砂轮轴滑台(7)、X轴导轨(8)及数控***组成。主轴***（4）由变频电机(9)通过传动带(10)带动主轴(11)旋转。主轴顶尖(12)与主轴(11)通过螺栓连接。主轴顶尖(12)为60°锥面，锥面顶端为外六方。尾顶***(6)由尾顶顶尖(13)、尾顶体(14)、尾顶支架(15)及尾顶气缸(16)组成。尾顶顶尖（13）为60°锥面，尾顶***(6)由压力空气提供动力源，用于装夹工件，预紧力可通过调节压力空气的压力进行调节。主轴***（4）与尾顶***（6）都安装在工件轴滑台(7)上，并且主轴(11)中心线与尾顶顶尖(13)中心线同轴，与工件轴滑台(3)运行方向平行。砂轮轴***(5)由砂轮(17)、电主轴(18)及砂轮轴支架(19)组成，安装在砂轮轴滑台(7)上，电主轴(18)中心线与主轴顶尖(12)中心线平行且在同一水平面内。砂轮轴滑台(7)运动方向与工件轴滑台(3)运动方向相垂直。待加工阀芯，端面为60°锥孔，中心位置为六方内孔。主轴顶尖(12)与尾顶顶尖(13)通过锥面保证阀芯的轴向、径向定位。用主轴顶尖(12)的外六方通过阀芯的内六方带动阀芯旋转。 
在加工过程中，首先，依靠砂轮(17)的外圆对阀芯的圆柱面进行磨削加工，Z轴导轨(2)进给，完成圆柱面的磨削，然后利用砂轮(17)的侧面与外圆接合处的边线对阀芯的圆锥面进行磨削加工， X轴导轨(8)、Z轴导轨(2)进行插补联动，完成圆锥面的磨削。 
本发明的有益效果是：采用一次定位、装夹的方式加工所有外表面，避免了多次装夹定位造成的各形面中心线同轴精度低的问题。工作稳定性好，加工的阀芯受人为的干扰因素少。能加工出高质量的圆锥面、圆柱面相切的单体泵阀芯，且加工重复性好。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
图1是单体泵阀芯磨削加工装置主视图。 
图2是单体泵阀芯磨削加工装置左视图。 
图3是单体泵阀芯磨削加工装置俯视图。 
图4是主轴***主视图。 
图5是主轴***俯视图。 
图6是尾顶***示意图。 
图7是砂轮轴***示意图。 
图8是主轴顶尖结构示意图。 
图9是单体泵阀芯结构示意图。 
图10是定位、装夹加工示意图。 
图11是圆锥面、圆柱面磨削过渡示意图。 
图12是圆锥面、圆柱面相切磨削示意图。 
图13是单体泵阀芯加工流程图。 
图中1．床身，2．Z轴导轨，3．工件轴滑台，4．主轴***，5．砂轮轴***，6．尾顶***，7．砂轮轴滑台，8．X轴导轨，9．变频电机，10.传动带，11. 主轴，12. 主轴顶尖， 13. 尾顶顶尖，14. 尾顶体，15．尾顶支架，16．尾顶气缸， 17. 砂轮，18.电主轴，19. 砂轮轴支架。 
具体实施方式
在图9中，阀芯大端内孔是60°锥孔，阀芯小端内孔是60°锥孔，阀芯中心的内孔是内六方。 
在图8中，主轴顶尖(12)是60°锥面，与阀芯大端内孔贴合，主轴顶尖(12)的外六方伸入阀芯内部与阀芯内六方相配合，尾顶顶尖(13)是60°锥面，与阀芯小端内孔贴合。主轴顶尖(12)和尾顶顶尖(13)相互挤压阀芯实现阀芯的轴向定位，主轴顶尖(12)的外六方使阀芯不能任意转动。 
将主轴顶尖(12)中心线与尾顶顶尖(13)中心线调节至同轴，并且与工件轴滑台(3)的运行方向平行。电主轴(18)中心线与主轴顶尖(12)中心线平行且在同一个水平面内。砂轮轴滑台(7)运动方向与工件轴滑台(3)运动方向垂直。 
砂轮轴***(5)采用170MD10Z5.5A型电主轴(18)，可以在大范围内调节转速。且旋转精度高。 
砂轮(17)采用的直径为400mm，宽度为4mm的180#陶瓷粘合剂CBN砂轮，该砂轮硬度高、耐磨性好可以减少砂轮的休整次数。 
具体操作过程： 
启动数控***，将阀芯装夹在主轴顶尖(12)和尾顶顶尖(13)之间，启动电主轴(18)和变频电机(9)，手动控制数控***使砂轮(17)外圆与阀芯接触，砂轮(17)外侧面与阀芯大端平齐，如图11所示。启动数控程序对阀芯进行磨削加工。在磨削加工过程中首先利用砂轮外圆对阀芯圆柱面A-B段进行加工，Z轴导轨(2)正向进给，当砂轮外侧面到达B点时，由圆柱面加工过渡到圆锥面加工，X轴导轨(8)、Z轴导轨(2)进行插补联动，利用砂轮外侧面与外圆接合处的边线对阀芯圆锥面进行加工，如图12所示。当砂轮外侧面到达C点时，由圆锥面加工过渡到圆柱面加工，Z轴导轨(2)继续正向进给，完成阀芯其余圆柱面的加工。当砂轮外侧面到达阀芯小端时再逆向回到阀芯大端，一次程序运行完毕。如阀芯外形尺寸达到规定范围内则磨削过程结束，否则X轴正向进给0.001mm，再次启动磨削加工程序，加工流程如图13所示。

Claims (5)

1.一种用于单体泵阀芯圆锥面、圆柱面相切的磨削加工装置，其特征是：该装置由床身(1)、Z轴导轨(2)、工件轴滑台(3)、主轴***(4)、砂轮轴***(5)、尾顶***(6)、砂轮轴滑台(7)、X轴导轨(8)及数控***组成，主轴***(4)由变频电机(9)通过传动带(10)带动主轴(11)旋转，主轴顶尖(12)与主轴(11)通过螺栓连接，主轴顶尖(12)为60°锥面，锥面顶端为外六方，尾顶***(6)由尾顶顶尖(13)、尾顶体(14)、尾顶支架(15)及尾顶气缸(16)组成，尾顶顶尖(13)为60°锥面，尾顶***(6)由压力空气提供动力源，用于装夹工件，预紧力可通过调节压力空气压力进行调节，砂轮轴***(5)由砂轮(17)、电主轴(18)及砂轮轴支架(19)组成，砂轮(17)采用的直径为400mm，宽度为4mm的180#陶瓷粘合剂CBN砂轮。
2.各部件间相互关系：Z轴导轨(2)与X轴导轨(8)都安装在床身(1)上且Z轴导轨(2)与X轴导轨(8)相互垂直，工件轴滑台(3)安装在Z轴导轨(2)上，砂轮轴滑台(7)安装在X轴导轨(8)上，主轴***(4)与尾顶***(6)都安装在工件轴滑台(3)上，并且主轴(11)中心线与尾顶顶尖(13)中心线同轴，与Z轴导轨(2)运行方向平行，砂轮轴***(5)安装在砂轮轴滑台(7)上，电主轴(18)中心线与主轴顶尖(12)中心线平行且在同一水平面内，待加工阀芯端面为60°锥孔，中心位置为六方内孔，主轴顶尖(12)与尾顶顶尖(13)通过锥面保证阀芯的轴向、径向定位，用主轴顶尖(13)的外六方通过阀芯的内六方带动阀芯旋转。
3.根据权利要求1、2所述的单体泵控制阀芯的磨削加工装置，其特征是：主轴顶尖(13)的外六方与阀芯孔的内六方相贴合，并带动阀芯旋转。
4.根据权利要求1、2所述的单体泵控制阀芯的磨削加工装置，其特征是：通过一次装夹完成圆锥面、圆柱面磨削加工。
5.根据权利要求1、2所述的单体泵控制阀芯的磨削加工装置，其特征是：依靠砂轮(18)的外圆对阀芯的圆柱面进行磨削加工，X轴导轨(9)进给，完成圆柱面的磨削加工，依靠砂轮(18)的外圆与侧面接合处的边线对阀芯的圆锥面进行磨削加工，X轴导轨(9)、Z轴导轨(2)进行插补联动，完成圆锥面的磨削加工。
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