[發明專利]一種非完整圓柱表面的精密加工方法

無效

• 申請號: 200710107562.6
• 申請日: 2007-05-22
• 公開（公告）號: CN101053941A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 王婕;唐輝民;高瑞杰;杜樹軍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第一集團公司北京航空精密機械研究所
• 主分類號: B24B5/04
• 分類號: B24B5/04
• 代理公司: 中國航空專利中心
• 代理人: 李建英

技術領域：本發明涉及在高精度工具磨床上解決具有高精度尺寸、形狀、位置精度要求的非完整圓柱表面的精密加工方法。

背景技術：非完整圓柱表面是精密偶件中常見的一種表面形式，通過表面之間的相互配合起到準確傳遞運動的作用，其加工質量和加工效率將直接影響與之配套的相關產品的質量。為便于生產制造，非完整圓柱精密偶件一般采用的是分體式結構，即將非完整圓柱表面分解成為易于生產加工的簡單圓柱表面和平面組成的個體部分，再靠軸銷螺紋等方式連接成為完整的零件。但這種分體方式受連接強度、剛度及運動過程中所受切向力的影響，難以保證產品質量及性能的穩定性，所以現在非完整圓柱精密偶件的結構形式漸趨向于整體式結構。

對于整體式的非完整圓柱表面精密偶件，采用通常加工圓形零件的加工方法不適合。目前是利用數控坐標磨(圓弧插補運動)加之鉗工手工修配完成。由于在加工過程中，坐標磨的砂輪軸平行于零件軸線作往復運動磨削，限于零件結構尺寸要求，砂輪軸細而長，零件的非完整圓弧配合面的精度和形位公差不能直接達到圖紙要求，且由于非完整圓柱表面上的圓柱面突變位置受砂輪直徑的影響，無法進行磨削，只能依靠后續的手工修配到圖紙要求。

發明內容：本發明的目的是提供一種無需手工修配的非完整圓柱表面的精密加工方法。本發明的技術解決方案是，根據被加工零件的精度要求，將被加工零件的圓周長均勻分割成若干個圓弧段，依據弧長確定電機的間隙轉角；電機以間隙轉角勻速不間斷轉動；參照被加工零件的外形修整工具輪的外圓面，在電機間隙每轉動一個角度后，工具輪做相應往復直線運動。本方案是基于數學的展成原理和機械的復合運動技術共同完成非完整圓柱表面的加工。即將非完整圓柱表面分割成多個圓弧段，同時依據圓弧段對應的圓心角度旋轉電機的角度并進行機械磨削，在一次定位裝夾中完成非完整圓柱表面的最終加工，無需后續加工和手工修配，減少了重復定位誤差和人為影響因素，使被加工零件表面在整體加工時的尺寸、形狀、位置精度得到充分的提高，易于保證零件加工精度，簡化了加工過程，同時也大大地提高了加工效率，相之于坐標磨床加工方法，本方案定位簡單可靠，裝夾精度高，操作過程簡單易行，加工效率可提高30％～50％左右。該方法解決了非完整圓柱表面精加工難題，便于實現批量的生產。

附圖說明：

圖1為本發明加工方法原理示意圖；

圖2為本發明實施例零件形狀示意圖。

具體實施方式

下面參照說明書附圖說明本發明的方案及其目的是怎樣實現的。

我們知道任何圓弧線段可以由數個等長的直線段首尾相接構成的多邊形狀逼近其形狀，當直線段的數量足夠多，長度足夠小時，可以認為等邊多邊形與圓弧無限接近而重合，本發明就是利用這個原理，再加上復合運動，共同完成非完整圓柱表面的加工。

根據被加工零件1的精度要求，將被加工零件1的圓周長均勻分割成若干個圓弧段N，依據每個圓弧段的弧長L確定電機2的間隙轉角θ；(其中，γ為被加工零件加工圓弧對應的角度)，電機2以間隙轉角θ勻速不間斷轉動；參照被加工零件1的外形修整工具輪4的外圓面，在電機2間隙每轉動一個角度θ后，工具輪4做相應往復直線運動。零件1在電機2帶動下作間隙式勻速旋轉運動3，形成沿圓周分布均勻的直線段，工具輪4作往復直線運動5沿軸線方向形成矩形平面，這兩種運動結合起來，形成一個正多面體，當間歇旋轉的角度越小，矩形平面距離圓弧的直線距離越小，也就越接近圓弧的外形。

這種工作方式在高精度工具磨床6上實現。由于零件的軸線和磨輪的軸線是相互垂直，可將磨輪形狀修成接近零件外圓形狀，利于表面精度的實現。具體過程：零件采用兩個頂尖定位，通過安裝在高精度工具磨床上電機實現的間歇式均勻旋轉，與工具磨床磨輪的往復直線運動相結合，磨出形狀尺寸公差符合圖紙要求的非圓整圓柱軸。

實施例

加工一半徑R1＝26的圓柱軸，其上有一與其同心的扇型塊，要求加工的是角度(360°-γ＝360°-78°＝282°)范圍內的Φ2R1＝52mm圓柱表面。這是一個典型的非完整圓柱表面。根據前面所述的加工原理，在保證圖紙精度的前提下將需要加工的Φ2R1＝52圓柱表面均勻等分成若干份N＝564，得到每段弧長為L：

則可以算出該弧長對應的圓心角：

電機按角度θ＝0.5°帶動做間歇式均勻旋轉，再與磨輪的往復直線運動相結合，磨出形狀尺寸公差符合圖紙要求的非完整圓柱軸。

公式中可以看出，圓弧分得越多，θ值越小，則磨削N個表面組成的多面體越接近圓弧，當N值趨于無窮大時，可以加工出符合圖紙要求的圓柱體。