磨削直线轴承弧形外圆的新方法

1、39磨削直线轴承弧形外的新方法2002年第36卷*1刘晓初中山学院搞 要:在分析外圆工件贯穿无心磨削原理的基础上，提岀一种既可保证磨削圆度又可提离磨削效率的直线 轴承弧形外圆磨削新方法，并设计了辅助夹紧装置r关fit词:磨削.直线轴承，弧形外圆.夹紧装置New Method of Grinding Arc Cylinders of Linear Nfotion BearingsLiu XiaochuAbstract： Based on the analysis of the principle of throughfeed centerless grinding cylindric workp

2、iece a new method to grind the ttfv uylfiMlcca of lineal motion bearings is presented which can not only improve ibe grinding roundness but alao increase the grinding efficiency, and a set of assisted damping device is desigrZ.Keywords： grinding, linear motion bearing, arc cylinder»clamping dev

3、ice1引言直线轴承的外圈通常设计为图1所示结构.并 采用无心贯穿磨削工艺加工，但该结构材料消耗较广东省中山市科委更点科研墓金资助项目收稿日期：2001年8号多n为此设计了如图2所示的直线轴承外圈结构, 但这种弧形外圆结构的工件加工难度校大，采用高 效贯穿磨削方法难以保证磨削圆度，只能采用夹持 外径两端当边的方法逐套磨削，加工效率很低。为 了实现既能保证成圆效果，又可提高磨削效率的目 的.本文提出一种新型磨削方法及其夹紧装置。of. m r«aSWlUHJglE ft!宋出呻血二lit 引矣启图5刀具的三维造型加工轨迹即可.可以不用零件其它各向视图,确定视 图比例后即可在图中自动完成

4、零件的视图转换，并 绘出刀具的线切割加工轨迹。将此工程图以线切割 系统能够接受的格式保存并输入线切割加工系统。在对刀具刃形进行线切割加工前，应预先加工 好刀具上其它各部分尺寸按设计要求对刀具进行 热处理并磨削好刀具上各个表面，然后将刀体装夹 好c在选定机床加工原点并拾取线切割加工轨迹后 即可对刀具刃形进行线切割加工，加工完毕后再切 割出刀具前角。当被加工链轮滚刀的规格发生变化时，只需根 据刀具的具体结构尺寸对刀具三维造型各部分的相 应尺寸进行修改即可，棊于参数、特征的设计技术使 Solid Fdg?可以准确、方便地重新设计出刀具的三维 造型。'4结语利用上述Solid Edge三维造型

5、设计方法,我们已 设计出多把链轮滚刀加工刀具的三维造型模型，并 根据求出的刀具线切割加工轨迹成功加工出了链轮 滚刀加工刀具，取得了较好的实际应用效果。利用 Solid Edge三维实体造型技术精确求解链轮滚刀加 工刀具廓形和刀具线切割加工轨迹的方法在设计、 制造其它复杂刀具时也具有重要的参考价值。随着三维参数化造型设计技术和CAD/CAM集 成技术的不断发展，复杂刀具的设计与制造将会变 得越来越快捷、简便，生产效率也将不断提高。考文献1四川省机械工业局编复杂刀具设计手册（下册）.机械工 业出版社，1979:774 7802四川省机械工业局编.齿轮刀具设卄理论基础（上册）.机 械工业出版社,19

6、82:174-1813庞士宗等.SolidEd酌七日通机械工业岀版社，1999作者：周荣安，剧教授，南华大学机械工程421001 潮痢宦衝阳节编辑:胡红兵40工具技术图1普通恵线轴承外圈结构图2可节省材料的直线轴承外圈结构2普通外圆工件的磨削原理图3所示为在无心外圆磨床上对普通外圆工件 进行贯穿磨削的成圆原理。由于工件外圆存在圆度 误差，因此可假定工件外圆上有一凸点，当工件转动 时将在导轮支承处产生一误差此时工件中心 将从0点移至0'点，使瞬间磨削深度发生变化变 化量的大小可用工件中心的实际位移最00'在磨削 深度方向的分量0A表示。由图3几何关系可得 00* = Jkra/s

7、in0(1)1导轮2.11ft 3.砂轮4凸点5托板 图3普通外圓工件贯穿磨削原理同理当工件外圆上的另一凸点在托板支承处 产生误差少b时工件中心将从0点移至O*点，则 瞬间磨削深度变化重0A，为OAr = zirbsin( q + 0)/sin0(3)由于工件上同时存在误差因此在F 处的磨削深度变化最就是工件轮廓半径尺寸变动量 m(即磨削后的工件圆度)其值应为or与cm的 代数差,即ZkR = 21rbsin( q + 0)/sin0 - 2irasin37/3010(4)对于&b小于零的情况(即工件外圆存在 凹点)，以上公式同样成立C为便于分析,将工件外圆展开为富氏级数则其 圆度误差

8、可表示为少=an3in( nd + A) 0 吹)(5)式中an虑扁前各次谐波的振幅Ao各次谐波的初相位3工件的角速度I时间由上述公式可得少b = 丫dn$in/i(0 可)»人 J(6«B |&=兰严血W)+入(7将式(6)7)代入式可得AR= i anKsin(加 + 右 +(8)fl-1式中 Kn= vza!+'bJA = sin( q + *) co6“"/8inW - sincosn( q + W)/sinWBn = 9in jysinn ( q + W )/ginV - sin( jy + W) gin 切/sin Wp = arcco

9、&( Aj/V + Bj)由式(8)可知，如各次谐波的振幅较大则不 利于工件磨圆。3弧形外圆工件的磨削原理为获得髙的磨削效率可采用已获专利的无心 磨削装置(专利申请号CN86209906)在无心外圆磨 床上采用贯穿法磨削普通外圆工件，其工作原理如 图4所示°磨削装置主要由砂轮1、导轮4、托板5 等组成c加工时，将若干个工件2连续排列在一起. 并通过送料滚子6、7送进截面成斜角的托板5和 导轮4支承工件并起定位作用;在导轮4(其工作表 面为回转双曲面)的摩擦力作用下工件旋转并向前 推进，通过砂轮1进行磨削后,从导槽3导出，完成 磨削加工。1砂死2.工件3.导槽4导轮5托板6、7

10、.滾子图4无心農削装工作原理412002年第36卷闻1但是在实际生产中使用该磨削方法磨削直 线轴承外套的弧形外圆时,存在以下问题：(1) 直线轴瑕外套的周边轮廓为非圆轮廉，但凸 出的圆弧部分却共圆，即相当于一个有若干凹点的 周圆(见图5),凸出的圆弧部分相对于凹点的高度 可视为外圆的各次谐波振幅Sc磨削中，当工件的 凸出圆弧部分与导轮1接触时，工件2被推向砂轮 3,其对应部位的磨削较为充分；当工件的凹人部分 与导轮接触时工件靠向导轮,其对应部位的磨削则 不够充分,从而会产生复映误差 由于谐波振帳 5较大由上述计算分析可知,工件很难磨圆。z-2-I.导轮2.工件3.砂轮图5直线轴承弧影外圆的倉削

11、(2) 直线轴承外套轻而薄，磨削外圆时，工件夹 持不稳，容易跳动，较薄的外套壁易发生弹性变形， 产生复映误差，使工件不易磨圆。为减小复映误差, 保证磨削圆度，通常只能采用小进给量磨削，如外圆 表面圆度要求为2呵时，每次磨削进给量需控制在 1 2屮n,如需磨除0. Imrn的余量，则需反复磨削50 100次,成圆效率极低e为解决上述问题，可采用一种已获实用新型专 利的无心磨床弧形外圆零件磨削装置(专利申请号 CN98220574)o该装置将控制修整器修整砂轮和导 轮的两块仿形板的上部平面分别改制为半径相对应 的凹圆弧和凸圆弧表面，并将托板上表面改制为与 两仿形板的凹、凸圆弧半径相对应的凹圆弧表面

12、。 但是，由于该磨削装置的凹、凸圆弧表面精度要求极 高加之形状复杂，因此加工难度大、成本高,且在仿 形加工中易磨损、难修整，不易保证磨削加工精度。 由于工件是在通过导轮和托板时实现动态磨削，因 此在运动状态T工件与托板和导轮的接触必须准确 匹配、否则仿形表面难以起到支承和定位作用。为 此，必须根据工艺参数(如导轮转速、倾斜角度等)以 及零件设计要求计算确定磨削装置的几何参数和安 装位置，设计参数一旦确定，即无法调整，否则会影 响仿形表面的匹配性和适应性。显然，该磨削装置 应用于实际生产时极不方便C4新型磨削方法及夹紧装量针对现有磨削技术存在的上述缺点与不足，本 文提出一种可实现高效、高精度磨削

13、直线轴承弧形 外圆的新方法。该方法主要通过以下技术方案来实 现：(1) 磨削直线轴承外套的瓠形外圆时，首先将若 干个待加工工件的凹入部分和凸出圆弧的外圆部分 沿圆周方向错位,与端面靠紧排列且中心对准，并通 过辅助夹紧装置串连夹紧，使之形成一个整体工件 单元(包括辅助夹紧装置在内，保持工件单元的两 端面与工件母线精确垂直，工件与辅助夹紧装置同 心，以确保在贯穿磨削中工件的母线始终为水平状 态。然后将若千个不同的工件单元端面紧靠地排列 在一起，在无心外圆磨床上进行如前所述的贯穿磨 削。磨削时，由于工件单元上始终有凸岀圆弧的外 圆部分与导轮接触，因此不会在紧贴导轮来回摆动 时因其外轮廓不圆而难以磨圆

14、，从而使工件各处磨 削充分，达到要求的磨削圆度。(2) 将若干个较轻薄的直线轴承外套串连起来 加工，一方面可增加工件堇量,避免工件跳动，提髙 加工稳定性;另一方面夹紧作用有利于提高工件刚 性，减小因弹性变形引起的加工复映误差，从而提高 磨削圆度。(3) 如有必要，还可在各个工件之间适当插入一 些径向较厚、与工件外径相同且两端面平行的圆环 形套块，并通过辅助夹紧装置串连夹紧形成整体工 件单元，并使工件单元两端面与工件母线保持垂直, 工件与辅助夹紧装置及圆环形套块的中心线对准。 这样一方面可使工件单元通过其圆形轮霹与导轮稳 定接触，工件单元不易来回摆动，从而提高磨圆精 度;另一方面插入圆环形套块可

15、增加工件单元的刚 性，使成圆效果更好。图6所示辅助夹紧装置是实现上述磨削方案的 重要手段c它由特制螺钉1、夹紧套块4、圆环形套1 特制空盯2 内角螺母？.工件4.夹*套英5.外螺母6 垫片7 螺杆8.BI环形套块图6練助夹紧裟*42工具技术冷冲压凹模的失效分析与电火花局部强化离殿奎，燕山大学摘要：分折了冷冲压凹模工作时内孔边缘易发生早期疲劳断裂的原因.采用电火花强化工艺对凹模内孔刃 口处进行局部强化，解决了凹模早期疲劳失效问题e关键词；凹摸，疲劳裂纹、电火花强化Failure Analysis and Electric Spark Local Strefthening of Punching

16、Cavity DieGao DiankuiAbstract: TLe reason thai the fauue failure is occurred in the early stage along the internal hole cf the punching cavity die while punching 3 analyzed. The cutting edge on the internal hole of caxnty die is stmngtherved locally by using the dectric spark technology. So thai lhe

17、 problem of early fatigue failure of the cavity die can be sobed.Keywords； cavity die, fatigue cracky electric sparic atrengtlieoing43工具技术在冷冲压冲裁加工中，要求凹模的刃口保持锋 利,对凹模的硬度要求为6064HRC,凹模材料多采 用高碳合金钢，最终热处理工艺为整体淬火+低温 回火在冲裁加工时，凹模经常沿内孔薄弱处萌生 疲劳裂纹而导致早期疲劳断裂c针对这一现象本 文对GCrl5钢凹模逬行了失效分析，并提出釆用电 火花局部强化工艺提高凹模刃口疲劳强度的方法。收

18、稿日期：2001年；B 块8等组成'夹紧套块是一个与工件具有相同外径 的回转体;特制螺钉上带有内角螺母2和外螺纹螺 杆7,其头部外形为与工件和夹緊套块等宜径的圆 拄体，该圆柱体和夹紧套块的两端面分别与螺杆垂 直，螺杆右堆套入垫片6和外螺母5,通过转动内外 螺母可将工件夹紧,形成整体工件单元。为保证各 工件单元能够端面紧靠排列在一起进行贯穿磨削， 外螺母和螺杆右端不得凸出夹紧套块的端面。本文提岀的弧形外圆工件磨削新方法具有以下 特点：(1将若干工件的凹入部分和凸岀圆弧的外圆 部分沿圆周方向错位排列,并夹紧成为一个整体使 磨削过程中始终有工件凸出圆弧的外圆部分与导轮 接触，工件不会在紧贴导

19、轮时来回摆动，可提高磨削 圆度。(2)将若干工件夹紧形成報体工件单元.可增加 重量有效防止工件跳动，提高加工稳定性；同时可 提髙工件刚性.减小因弹性变形引起的加工复映误 差C1凹模矢效分析(1)失效形式冷冲压冲裁凹模的形状尺寸如图1所示。对10副失效凹模进行检査发现均在040内孔 处产生裂纹，裂纹沿径向扩展,达到临界尺寸后即发 生瞬间断裂。观察断口的宏观形貌，町见到呈贝 壳”花样和结晶状的最后断裂区由此可见，凹模的 主要失效形式为疲劳失效。根据“贝壳”花样的走通过“错位靠紧排列”和“夹紧成一体”处理 后采用曲穿法磨削既具有无心外圆贯穿磨削加工 效率高的优点，又克服了原来贯穿磨削直线轴承外 套弧