CN108620693A - 一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法 - Google Patents

Abstract

一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，本发明涉及一种大长径比内螺纹磨削方法，本发明为解决大长径比内螺纹磨削加工时，由于需要将砂轮中心轴线与螺母中心轴线摆成一定角度，导致加工深入时出现砂轮刀杆与螺纹孔的顶部碰撞的问题，本发明所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一：磨削前准备，步骤二：选择砂轮直径范围，步骤三：确定砂轮直径，步骤四：螺母加工坯料定位，步骤五：加工内螺纹。本发明用于内螺纹加工领域。

Description

一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法

技术领域

本发明涉及一种大长径比内螺纹磨削方法，具体涉及一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，属于内螺纹加工领域。

背景技术

随着电动舵机的集成度和功率密度的提高，长行程直线式电动舵机中所集成的反向式行星滚柱丝杠螺母的长径比指标不断提高。普通螺母的内螺纹加工，一般采用砂轮中心轴线与螺母中心轴线成一定角度的方法进行磨削加工，以避免砂轮与螺母之间发生干涉。但是，对于大长径比螺母，如果仍保持一定角度，会导致砂轮刀杆与螺纹孔的顶部发生碰撞，导致加工无法深入，采用平行轴式磨削加工，砂轮与螺母的回转轴线平行且偏离一定距离，可以避免由于砂轮刀杆与螺母碰撞导致的干涉现象。该方法采用的砂轮为菱形砂轮，砂轮尖角与螺母内螺纹牙型角相同，此时，会因砂轮与内螺纹干涉导致螺纹牙形角和中径改变。干涉导致的牙型角和中径产生误差。

发明内容

本发明为解决大长径比内螺纹磨削加工时，由于需要将砂轮中心轴线与螺母中心轴线摆成一定角度，导致加工深入时出现砂轮刀杆与螺纹孔的顶部碰撞的问题，进而提出一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法。

本发明所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料，根据螺母内螺纹参数及加工精度，按照螺纹面空间曲面方程X＝R*cost*2π，Y＝R*sint*2π，Z＝Ph*t+R-D1/2,式中R为变量，R∈[D1/2，D/2]，D₁为内螺纹的小径，D为内螺纹的大径，P为内螺纹的螺距，h为内螺纹头数，t为参数变量，t∈[0，1]，X,Y,Z代表螺纹面的空间位置；

步骤二：选择砂轮直径范围：菱形砂轮的直径大于等于内螺纹牙深的两倍，菱形砂轮的直径小于等于内螺纹的小径；将菱形砂轮沿轴线方向等间隔划分为若干个圆形截面，间隔应尽量小；在每个圆形截面上，找到对应此截面的螺纹面上的所有点，根据两点空间距离公式，计算每个点与其截面螺纹圆心的距离，减去砂轮截面外圆半径值，即为干涉距离；计算每个圆形截面对应的干涉距离，取最大值，得到当前采用的砂轮直径进行磨削的干涉最大误差，误差超过允许范围，则逐渐减小砂轮直径；

步骤三：确定砂轮直径：重复步骤二操作，直至误差等于或小于螺纹牙型允许误差的1/3，满足精度要求,此时确定的砂轮直径应大于或等于内螺纹牙深的两倍，如不满足此条件，则达不到精度要求，可以降低精度要求，重新进行计算；

步骤四：螺母加工坯料定位：将螺母加工坯料通过外圆定位，卡装在磨床上的卡盘夹上，并通过卡盘夹进行夹紧，将菱形砂轮安装在磨床上，使菱形砂轮轴与螺母加工坯料的轴线平行，使形砂轮轴的轴线与螺母加工坯料的轴线之间具有偏心距离e，偏心距离e的数值为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半；

步骤五：加工内螺纹：菱形砂轮绕自身轴线保持高速运转，同时砂轮沿自身轴线方向做直线进给运动，磨床上的卡盘夹紧螺母加工坯料做慢速回转，进而完成整个内螺母的磨削。

本发明的有益效果是：长螺母通过其外圆定位，利用磨床上的卡盘夹紧后做慢速回转运动。砂轮轴与长螺母轴保持平行，并保持一定的偏心距离e，其值为内螺纹大径与砂轮最大直径差值的一半。该方法通过夹盘夹持待磨削大长径比螺母做慢速回转运动，其回转速度与砂轮进给速度配合以符合螺距要求，一方面，砂轮绕自身轴线以一定的角速度保持高速运转。另一方面，砂轮沿自身轴线方向做直线进给运动以完成整个内螺母的磨削，磨削过程中，砂轮回转轴线与长螺母中心线保持平行，砂轮轴向截面的锥角与螺纹牙型角保持一致。解决了加工深入时出现砂轮刀杆与螺纹孔的顶部碰撞的问题，并对该方法导致的螺纹牙型角和螺纹中径误差进行了评定。

附图说明

图1是本发明加工示意图，图中附图标记a为螺母，b为砂轮；

图2是本发明加工时菱形砂轮直径过大时与内螺纹相交的干涉图，图中b为砂轮，图中c为单导程内的螺纹面，图中d为干涉区域；

图3是步骤二计算中圆形截面与螺纹面的干涉示意图，图中f为对应砂轮圆形截面的螺纹面上的点集，图中g为砂轮的一个圆形截面，图中h为干涉距离；

图4是以某一内螺纹为例，通过计算得出的干涉距离随直径变化的趋势图。图中横坐标为砂轮最大直径差单位为mm，纵坐标为切入误差单位为mm，内螺纹大径为20.68mm，小径为19.68mm，螺距为1mm，线数为3。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料，根据螺母内螺纹参数及加工精度，按照螺纹面空间曲面方程X＝R*cost*2π，Y＝R*sint*2π，Z＝Ph*t+R-D1/2,式中R为变量，R∈[D1/2，D/2]，D₁为内螺纹的小径，D为内螺纹的大径，P为内螺纹的螺距，h为内螺纹头数，t为参数变量，t∈[0，1]，X,Y,Z代表螺纹面的空间位置；

步骤二：选择砂轮直径范围：菱形砂轮的直径大于等于内螺纹牙深的两倍，菱形砂轮的直径小于等于内螺纹的小径；将菱形砂轮沿轴线方向等间隔划分为若干个圆形截面，间隔应尽量小；在每个圆形截面上，找到对应此截面的螺纹面上的所有点，根据两点空间距离公式，计算每个点与其截面螺纹圆心的距离，减去砂轮截面外圆半径值，即为干涉距离；计算每个圆形截面对应的干涉距离，取最大值，得到当前采用的砂轮直径进行磨削的干涉最大误差，误差超过允许范围，则逐渐减小砂轮直径；

步骤三：确定砂轮直径：重复步骤二操作，直至误差等于或小于螺纹牙型允许误差的1/3，满足精度要求,此时确定的砂轮直径应大于或等于内螺纹牙深的两倍，如不满足此条件，则达不到精度要求，可以降低精度要求，重新进行计算；

步骤四：螺母加工坯料定位：将螺母加工坯料通过外圆定位，卡装在磨床上的卡盘夹上，并通过卡盘夹进行夹紧，将菱形砂轮安装在磨床上，使菱形砂轮轴与螺母加工坯料的轴线平行，使形砂轮轴的轴线与螺母加工坯料的轴线之间具有偏心距离e，偏心距离e的数值为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半；

步骤五：加工内螺纹：菱形砂轮绕自身轴线保持高速运转，同时砂轮沿自身轴线方向做直线进给运动，磨床上的卡盘夹紧螺母加工坯料做慢速回转，进而完成整个内螺母的磨削。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，所述方法还包括由于内螺纹长径比较大，磨削时间长，砂轮磨削一段时间后，出现磨损情况，此时需要检查砂轮磨损后的最大直径，对砂轮进行再次修整，重新调整偏心距，偏心距离e的数值为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半，进而进行下一步磨削加工。其它方法与具体实施方式一相同。

Claims (2)

1.一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料，根据螺母内螺纹参数及加工精度，按照螺纹面空间曲面方程X＝R*cost*2π，Y＝R*sint*2π，Z＝Ph*t+R-D1/2,式中R为变量，R∈[D1/2，D/2]，D₁为内螺纹的小径，D为内螺纹的大径，P为内螺纹的螺距，h为内螺纹头数，t为参数变量，t∈[0，1]，X,Y,Z代表螺纹面的空间位置；

步骤二：选择砂轮直径范围：菱形砂轮的直径大于等于内螺纹牙深的两倍，菱形砂轮的直径小于等于内螺纹的小径；将菱形砂轮沿轴线方向等间隔划分为若干个圆形截面，间隔应尽量小；在每个圆形截面上，找到对应此截面的螺纹面上的所有点，根据两点空间距离公式，计算每个点与其截面螺纹圆心的距离，减去砂轮截面外圆半径值，即为干涉距离；计算每个圆形截面对应的干涉距离，取最大值，得到当前采用的砂轮直径进行磨削的干涉最大误差，误差超过允许范围，则逐渐减小砂轮直径；

步骤三：确定砂轮直径：重复步骤二操作，直至误差等于或小于螺纹牙型允许误差的1/3，满足精度要求,此时确定的砂轮直径应大于或等于内螺纹牙深的两倍，如不满足此条件，则达不到精度要求，可以降低精度要求，重新进行计算；

步骤四：螺母加工坯料定位：将螺母加工坯料通过外圆定位，卡装在磨床上的卡盘夹上，并通过卡盘夹进行夹紧，将菱形砂轮安装在磨床上，使菱形砂轮轴与螺母加工坯料的轴线平行，使形砂轮轴的轴线与螺母加工坯料的轴线之间具有偏心距离e，偏心距离e的数值为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半；

步骤五：加工内螺纹：菱形砂轮绕自身轴线保持高速运转，同时砂轮沿自身轴线方向做直线进给运动，磨床上的卡盘夹紧螺母加工坯料做慢速回转，进而完成整个内螺母的磨削。

2.根据权利要求1所述一种大长径比内螺纹的平行轴式磨削方法，其特征在于：所述方法还包括由于内螺纹长径比较大，磨削时间长，砂轮磨削一段时间后，出现磨损情况，此时需要检查砂轮磨损后的最大直径，对砂轮进行再次修整，重新调整偏心距，偏心距离e的数值为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半，进而进行下一步磨削加工。