一种滚刀铲磨用砂轮离线数控修整器的设计术 口陈冲 口陈草 口杜宏洋 口李聪 重庆大学机械工程学院重庆４０００３０ 摘要：针对机械式滚刀铲磨床的金刚笔手工修整砂轮方式无法适应滚刀高精度铲磨问题．设计出一种用于机械式 铲磨床的离线砂轮数控修整器，修整轨迹采用二轴联动控制，金刚滚轮采用电主轴。设计了砂轮快换夹具和机构，并进行 了离线修整误差分析．该离线砂轮修整器能有效提高机械式滚刀铲磨床加工非标滚刀的能力。 关键词：滚刀铲磨数控 砂轮修整器 误差分析 中图分类号：ＴＨ１２２；ＴＧ７４＋９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４９９８￣０１４）０１—００６９—０３ 砂轮修整是滚刀铲磨中的一道重要工序，直接影 的砂轮截形。该修整方式与传统的金刚笔修整相比，具 响滚刀的铲磨精度。一方面，滚刀铲磨过程中，会频繁 有精度保持时间长、易于实现数控运动等优点心］。 出现砂轮磨粒钝化、表面堵塞和截形失真等现象，需要 修整时，金刚滚轮的轨迹规划如图１所示，由１￣７个 对砂轮进行修锐；另一方面，为保证滚刀的几何精度， 运动段组成：①从截形右端开始沿着右侧截形修整，到 需要通过砂轮修整获得与滚刀设计曲面相啮合的砂轮 达砂轮截形中点；②在砂轮 回转曲面。目前。随着齿轮加工工艺复合化以及齿轮形 截形中点处沿砂轮径向退刀 状优化等需求增多，非标滚刀加工应用需求也越来越 约２～３ ｍｍ；③平行于砂轮轴 多。由于非标滚刀对应的砂轮截形往往为自由曲线，采 线向另一端移动至砂轮左端 用现有机械式修整器根本无法完成砂轮修整［１］，又因 面位置；④沿砂轮径向运动， 机械式滚刀铲磨床的结构，无法进行改造或放置 到达砂轮另一端起始点位置： 数控式修整器。为提高机械式滚刀铲磨床加工非标滚 ⑤沿着砂轮左侧截形进行修 刀的能力，本文提出一种离线式的数控砂轮修整器方 整，再次到达砂轮中点处；⑥ 案，给出了相应的砂轮快换夹具。 重复２的运动；⑦退刀。 １ 砂轮离线数控修整原理 ２砂轮修整器的总体结构 采用蝶形金刚石滚轮进行砂轮修整，滚轮及砂轮 依据上述砂轮修整原理，设计出如图２所示的砂 的回转轴线位于同一水平面且相互垂直。砂轮的回转 轮修整器总体结构。 母线为平面曲线，可通过建立啮合方程求解…，滚 根据滚轮、砂轮的旋转运动以及砂轮数控修整运 体上沿水平面内的砂轮母线曲线运动即可修整出需要 动的不同特点及要求，分别设计相应的动力传动系统。 ｝重庆大学国家大学生创新性实验项目（编号：２０１２１０６１１０４７） 在满足基本要求的前提下，为节约成本，砂轮旋转 收稿日期：２０１３年７月 运动采用三相异步电动机通过平皮带传动方式。为方 限位，手动状态下轴移动停止，自动状态下ＮＣ无法启 邢志宏．西门子８４０Ｄ系统通道、方式组功能在双刀架重型 动，同时在屏幕上显示１０６２０、１０６２１或１０７２０报警信 卧式车床上的应用［Ｊ］．机床电器，２００９（４）：２４—２６． 息。 李兰春．西门子８４０Ｄ数控系统双通道、双方式组的应用 ４结束语 ［Ｊ］．青海科技，２００７（４）：５１—５３． 林颖嫔．８４０Ｄ系统在数控双面卧式铣镗床上的应用［Ｊ］．制 双通道、双方式组功能很适合应用到双刀架数控 造技术与机床，２０１２（１）：１５２—１５５． 机床上，其不但使数控机床的操作控制简单，而且大大 吴春平，罗建全．西门子８４ＯＤ系统多方式组多通道技术 提高了数控机床的加工效率。安全防护措施的设置的 在机床上的运用［Ｊ］．机床电器，２０１２（１）：１２—１４． 确可以大大降低加工故障的发生，提高了整机的安全 ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４ＯＤ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ『Ｚ１． 可靠性，为操作者提供了一个良好的工作环境。 数控机床西门子培训资料［Ｚ］． △ 参考文献 （编辑 丁 罡） ａ 机械制造５２卷第５９３期 ２０１４／１ １ｊ柴油机摇臂内孔珩磨夹具的设计与应用 口薛庆恩 口高光波 口王海南 口侯成杰 口张景义 中国石油集团济柴动力总厂 济南 ２５０３０６ 摘要：设计了一个摇臂内孔珩磨夹具，保证了摇臂内孔尺寸公差、圆柱度和粗糙度等技术要求。该夹具结构简单，操 作方便，可维修性好，满足了生产需求。 关键词：柴油机摇臂珩磨夹具设计 中图分类号：ＴＨ１２２；ＴＧ７５１．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４９９８（２０ｌ４）０１—０Ｏ７１－０３ 随着科学技术的发展，现代柴油机对零件的装配 孔表面的光整、精加工。珩磨油石装在特制的珩磨头 精度和加工精度要求越来越高。摇臂是柴油机上的一 上，由珩磨机主轴带动珩磨头作旋转和往复运动．并通 个重要零件，摇臂套装在摇臂轴上，并能在轴上作圆弧 过其中的胀缩机构使油石伸出，向孑Ｌ壁施加压力以作 摆动，－ＹＺ－功能是将通过凸轮轴传递过来的曲轴的回转 进给运动，实现珩磨加工。为提高珩磨质量。珩磨头与 运动转化为进、排气门的直线运动，精确地定时启、闭 主轴一般都采用浮动连接，或用刚性连接而配用浮动 各缸的进、排气门，使柴油机处于高效和稳定的工作状 夹具，以减少珩磨机主轴回转中心与被加工孔的同轴 态。该零件对内孔的加工精度要求较高。 度误差对珩磨质量的影响。 １ 摇臂内孔珩磨加工工艺分析 珩磨摇臂内孔在ＺＭＫ２２５／２珩磨机上进行，为保 证加工精度和提高批量生产的加工效率．需要设计制 某新型柴油机摇臂内孑Ｌ外形图如图１所示。 造专用的摇臂内孑Ｌ珩磨夹具。 内孔的主要加 ５］２技术要求见表１。 ２摇臂内孑Ｌ珩磨夹具设计 由于该孑Ｌ对圆 常用的珩磨夹具有固定式与浮动式两种。固定式 柱度和粗糙度的加 多用于珩磨大件和较重的工件，浮动式用于珩磨短孔、 工要求较高，需要珩 小孑Ｌ及套类件。珩磨夹具与珩磨头都有刚性与浮动两 磨才能达到要求。综 种，浮动的目的是为了补偿误差，二者必须根据工件特 合考虑加－１２效率和 征合理搭配使用，以调整珩磨夹具中的工件孑Ｌ（定位夹 加工精度．对该孔拟 紧后）与导向套、珩磨机主轴的同轴度，即谓之“对中”。 定的加工工序是： 表１加工技术要求 保证对中要求才能收到减少误差 、提高珩磨质量的效 车、铰内孑Ｌ一磨内 序号 技术要求 精度等级或具体数值 果。摇臂内孔珩磨选用ＺＭＫ２２５／２珩磨机。本道加工工 孑Ｌ一珩磨内孔。 １ 公差 Ｈ７ 序中采用固定夹具和浮动连接的珩磨头相配合。即可 珩磨是一种低 ２ 圆柱度 ６级 满足加工精度要求。 速磨削法，常用于内 ３ 粗糙度 ．２ ｍ 摇臂内孔珩磨夹具设计前需确定摇臂应的自 收稿日期：２０１３年８月 由度，然后考虑夹具的夹具体、定位装置、夹紧装置等 ・—＋一－—・， －—・＋一－＋ ＋ｗ—＋一一＋一—・ 磨床．砂轮采用在机修整方式，但其价格昂贵。总体来 廖达明．一种磨床多功能数控砂轮修整器的研究［Ｄ］．重 看，机械式滚刀铲磨床还将在我国滚刀制造企业存在 庆：重庆大学．２００９． 相当长一段时间。考虑现有铲磨床机械结构的，离 ［２］ 赵文祥，庞思勤，李亚非，等．碟形金刚石砂轮变速修整的磨削 线式砂轮修整器是实现铲磨砂轮数控修整的新途径， 力特征和系统稳定性研究［Ｊ］．中国机械工程，２００５，１６（１￣． 既可充分利用现有铲磨床刚度好、精度高的优势，又可 ［３］ 温得英，谢黎明．数控机床电主轴系统结构特性分析［Ｊ］． 大大提升铲磨工艺范围，低成本实现各种非标滚刀的 装备制造技术，２０１２（２）． ． 高效、高精度修整。因此，本文所述的离线式砂轮修整 ［４］ 刘西京．采用间隙误差补偿与螺距误差补偿改善机床最终 器具有一定的应用前景。 数控精度［Ｊ］．机械研究与应用，２００１，１４（３）． △ 参考文献 （编辑 丁 罡） 机械制造５２卷第５９３期 ２０１４／１圄
