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-71)--7.T1--832M43-T54-切入式滾子凸度超精原理及油石尺寸對(duì)超精效果的影響作者:郭培銳劉旗高武正劉凱歌來源:《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2020年第-71)--7.T1--832M43-T54-201I40079^019-*0.42-T03--J.&4-224-285-3,46-T07=-4W--S28-599-6.1U.2=]r-2113-ISS-126或8'TO-4211I-1.11A4270我左凸度(a>)右凸度凸度10.09457.852110.0546圖5超精后滾子的外徑凸度形狀及數(shù)值

表4油石寬度對(duì)超精的影響油石寬度表面粗糙度/^同平均值/um圓度(2-15)/ui:i平均值/mm/50.85,0.86,0.88,0.86,0.850.8520.69,0.66,0.68,0.67,0.660.676060.叫0.85,0.89,0.84,0.810.72,0.68,0.69,0.63,0.66080.84,Q.83,0.85,0.82,0.840.8380.5&0.59,0.55,0.56,0.590.57200.86,0.85.0.84,0.83,0,820.57,0.57,0.57,。.5&0.560100.79,0.85,0.84,0.83,0,810,8240.55,0,56,"55,0.54,0.550,5500.81,0.85,0.82,0.8&0.810.57,0.56t0.54,0.53,0.550表3油石位置和擺動(dòng)角度參教設(shè)定支點(diǎn)位置/mm夾角/。支點(diǎn)位置/mm夾角尸000421.00.312.82.5530,00,526.51,5635.5L5312.00.539.22.5表2工藝循環(huán)參數(shù)設(shè)定循環(huán)1循環(huán)2循環(huán)3工件轉(zhuǎn)速(r/niin)220520910X軸振蕩頻率(r/min)1200500380油石壓力(N)10010050Y軸進(jìn)給速度(mm/min)10001000300表1滾子技術(shù)參數(shù)單位冷E圓度錐度凸度形狀凸度值粗糙度0.81對(duì)數(shù)曲線8?120.1

01-現(xiàn)有油石夾具;02-輔助工裝;03-油石

圖4輔助工裝安裝示意圖圖3工藝參數(shù)輸入界面01-夾緊螺釘;02-卡爪;03-油石;04-壓緊銷;05-滾花螺釘

圖2油石夾持部位裝配圖02010205040301-油石夾具;02-夾緊裝置;03-導(dǎo)敘;04-滾花螺釘;05-滾子

圖1切入式浪子超精機(jī)加工示意圖摘;要:通過對(duì)SUPFINA公司的切入式滾子超精機(jī)RollerFlex778加工原理及油石夾具的結(jié)構(gòu)分析,在現(xiàn)有兩幅油石夾具只能安裝寬度為4mm和8mm油石的情況下,設(shè)計(jì)制作一種輔助工裝,保證油石裝夾的中心不變,擴(kuò)展安裝更多不同寬度的油石,以滿足較大直徑滾子超精加工的需求。與此同時(shí),利用窄油石的插補(bǔ)進(jìn)給工藝參數(shù)來驗(yàn)證油石尺寸對(duì)超精效果的影響,結(jié)果表明:油石寬度影響圓度、波紋度的改善,長(zhǎng)度影響母線輪廓成形,高度影響超精穩(wěn)定性和加工效率。關(guān)鍵詞:切入式滾子超精機(jī);油石夾具;尺寸;凸度;驗(yàn)證中圖分類號(hào):TH133.33文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):2095-2945(2020)30-0104-04Abstract:Throughtheanalysisoftheprocessingprincipleofthein-feedrollersuperfinishingmachineRollerFlex778andthestructureoftheoilstoneclampofSUPFINACompanyinthecasethattheexistingtwooilstoneclampscanonlyinstall4mmand8mmoilstone,thispaperdesignsandmakesakindofauxiliarytoolingtoensurethatthecenteroftheoilstoneclampingremainsunchangedandexpandtheinstallationofmoreoilstonesofdifferentwidthstomeettheneedsofsuperfinishingoflargerdiameterrollers.Atthesametime,theinterpolationfeedprocessparametersofnarrowoilstoneareusedtoverifytheeffectofoilstonesizeonultra-precisioneffect.Theresultsshowthatthewidthofoilstoneaffectstheimprovementofroundnessandwaviness,andthelengthaffectstheformingofbusbarcontour,itsheightaffectssuper-precisionstabilityandprocessingefficiency.Keywords:in-feedrollersuperfinishingmachine;oilstoneclamp;size;convexity;verification超精研是滾子加工過程的最后一道工序,尤為關(guān)鍵。目前,滾子超精研的方式有兩種:切入式、貫穿式[1]。貫穿式是主要的,生產(chǎn)效率高,更適合大批量的普通精度產(chǎn)品,但導(dǎo)輥加工難度大,特別是圓錐滾子的對(duì)數(shù)曲線修形;切入式工裝相對(duì)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整、技術(shù)準(zhǔn)備周期短,有較強(qiáng)的工藝性,但對(duì)設(shè)備各運(yùn)動(dòng)軸精度、同步控制精度以及油石裝夾工裝要求高。1切入式滾子超精機(jī)1.1設(shè)備配置圖1為SUPFINA公司生產(chǎn)的切入式滾子超精機(jī)加工部位示意圖,其基本特征是:滾子外徑依靠匹配的導(dǎo)輥實(shí)現(xiàn)外徑定位和驅(qū)動(dòng),大小端面依靠支承塊實(shí)現(xiàn)軸向定位。設(shè)備配置為雙工位多工步循環(huán),每個(gè)工位的超精單元均配置水平數(shù)控軸X、垂直數(shù)控軸Y、旋轉(zhuǎn)數(shù)控軸C以及一個(gè)直線振蕩器;支承輥驅(qū)動(dòng)、振蕩頻率、振蕩沖程、疊加沖程及油石夾具的旋轉(zhuǎn)角度(一定范圍內(nèi))均可實(shí)現(xiàn)無級(jí)可變⑵。旋轉(zhuǎn)式油石夾具在設(shè)定參數(shù)下,分別以切入或疊加沖程方式完成自動(dòng)加工,設(shè)備重復(fù)定位精度高,工件尺寸及形位公差精度一致性好。1.2油石夾具結(jié)構(gòu)分析油石夾持部位裝配圖如圖2所示,后端滑軌安裝在機(jī)床立柱,前端是夾緊裝置,卡爪的卡槽內(nèi)放置固定寬度油石,滾花螺釘雙向調(diào)節(jié)側(cè)面夾緊位置,兩側(cè)可同步放開與收緊,方便更換油石和保證油石中心位置與油石夾具位置始終不變,壓緊銷鎖緊油石以保證油石在工作時(shí)緊固牢靠。旋轉(zhuǎn)式油石夾具能夠隨數(shù)控旋轉(zhuǎn)軸C進(jìn)行左右傾斜,為了精確控制滾子母線輪廓,需保證油石軸向中心線與滾子中心線對(duì)齊。本文分析的是采用窄油石,配合分段式插補(bǔ)進(jìn)給循環(huán),具備較大切削量能力,可加工復(fù)雜輪廓(如對(duì)數(shù)曲線輪廓)及較大凸度的滾子。2原理分析、問題提出及改進(jìn)2.1凸度超精原理分析油石對(duì)超精質(zhì)量具有決定性的影響,夾持系統(tǒng)的慣性效應(yīng)和包角效應(yīng)構(gòu)成超精的成圓機(jī)理。慣性效應(yīng)依靠油石夾具的穩(wěn)定性來保證油石在高頻振動(dòng)階段保持切削角。包角是指油石與工件圓周方向接觸弧長(zhǎng)所對(duì)的圓心角[3],包角越大,對(duì)低次諧波修正越有效,利于改善圓度、波紋度等。超精過程依靠滾子和油石不同方向的運(yùn)動(dòng)疊加而實(shí)現(xiàn)。工件在X軸小間隙竄動(dòng),徑向旋轉(zhuǎn)通過調(diào)節(jié)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng),導(dǎo)輥中心距通過位置顯示器手動(dòng)調(diào)節(jié)。每根軸配置有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的線性振蕩器,數(shù)控垂直滑軌對(duì)Y軸徑向定位和修正,水平滑軌對(duì)X軸調(diào)節(jié)和修正,旋轉(zhuǎn)滑軌對(duì)油石夾具進(jìn)行C軸調(diào)節(jié)和修正,配合完成輪廓的疊加。滾子正常精磨工序的母線輪廓為直線或微凸,如要達(dá)到成品要求的形狀及數(shù)值,需采用窄油石,將母線長(zhǎng)度方向劃分為不同的區(qū)域,如圖3所示,在類型2中輸入X軸位置和C軸擺角。油石在C軸不同分段的傾斜角度,配合X軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅、振蕩頻率及停留時(shí)間,決定了母線輪廓數(shù)值大小、多段圓弧過渡擬合的效果和表面粗糙度改善,Y軸進(jìn)給速度及接觸壓力影響圓度改善。工件轉(zhuǎn)速、振蕩頻率、油石壓力和循環(huán)時(shí)間自動(dòng)變換,由此達(dá)到必要的油石消耗,從而形成符合要求的滾子母線輪廓曲線。低轉(zhuǎn)速、高振蕩、高進(jìn)給速度、高壓力的油石具有較大切削能力[4],主要用于圖形實(shí)現(xiàn),高轉(zhuǎn)速、低振蕩、低進(jìn)給、低壓力主要用于粗糙度等形位公差改善。2.2油石夾具結(jié)構(gòu)改進(jìn)目前夾具僅能安裝固定寬度(4mm/8mm)的油石,且工裝精度特別高,加工難度大,考慮在現(xiàn)有工裝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)一種輔助工裝,實(shí)現(xiàn)裝夾寬度^8mm的油石,以適用更多產(chǎn)品。改進(jìn)后的輔助工裝如圖4所示,利用現(xiàn)有油石夾具的卡槽定位鎖住輔助工裝,確保中心不偏移,選擇合適的油石尺寸來確定安裝孔,側(cè)面螺釘可調(diào)節(jié)固定油石高度。設(shè)計(jì)原則是“三心合一”:保證油石夾具的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)中心基準(zhǔn)面2、輔助工裝裝夾的油石沿滾子軸向的中心基準(zhǔn)面1投影重合到滾子自身軸向中心線基準(zhǔn)軸1上,確保超精過程不偏心,保證超精表面的完整性與復(fù)雜精確的母線輪廓。3油石尺寸對(duì)超精影響的工藝驗(yàn)證選取某型號(hào)圓柱滾子?^26x46mm進(jìn)行工藝試驗(yàn)驗(yàn)證,主要技術(shù)參數(shù)見表1。采用圖4中的類型2(支點(diǎn)),調(diào)整好兩支承導(dǎo)輥的開合間距,超精分為3個(gè)循環(huán),主要工藝參數(shù)設(shè)定見表2、表3。3.1油石寬度依據(jù)經(jīng)驗(yàn)[5],控制油石包角約為55°,計(jì)算理論寬度為8mm。選取寬度6mm、8mm和10mm的3種油石,選10粒滾子/組(3組,凹穴內(nèi)編號(hào))超精加工,超精前圓度為0.9pm,檢測(cè)結(jié)果見表4。表中可見:一定范圍內(nèi),油石寬度對(duì)粗糙度的影響不大,越寬對(duì)圓度改善相對(duì)較為明顯,8mm和10mm的2-15波(疏波)差異不大,主要在15-500波(密波),但外觀合格率上,6mm的有效接觸圓弧周長(zhǎng)偏小,圓周“不均勻”,10mm的接觸包角偏大,圓周局部“過超”,二者的外觀一致性上略差。3.2油石長(zhǎng)度油石寬度設(shè)定為8mm,選取長(zhǎng)度為8mm的油石進(jìn)行超精加工,超精結(jié)果見圖6,上下圖形為圖紙要求的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)曲線的上下邊界。工藝參數(shù)的設(shè)定主要依據(jù)油石長(zhǎng)度、滾子長(zhǎng)度、凸度形狀和數(shù)值要求,旋轉(zhuǎn)油石加擺動(dòng)角度大小和位置的匹配關(guān)系能夠保證圖5中1、2處的圓滑過渡。因此,按此工藝參數(shù)選取6mm/10mm等油石畏度必定會(huì)在1、2處出現(xiàn)尖點(diǎn),整個(gè)圖形不完整。對(duì)于同一滾子,若要達(dá)到規(guī)定的圖形和凸度值,油石長(zhǎng)度的選取并不唯一,但超精效率會(huì)有所差異。3.3油石高度一般來說,油石高度應(yīng)小于寬度的兩倍。某種意義上來說,高度并不直接影響超精性能,但高度過大,油石與工件的接觸會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定振動(dòng),從而破壞工件最終的表面質(zhì)量高度過小,就要頻繁裝卸油石,影響加工效率和質(zhì)量一致性。4結(jié)束語切入式滾子超精機(jī)不需要復(fù)雜的超精導(dǎo)輥,圓柱導(dǎo)輥具有通用性,圓錐導(dǎo)輥具備角度一致下的尺寸適應(yīng)性,相對(duì)于貫穿式有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),適合小批量滾子的高精密加工。在現(xiàn)有工裝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)擴(kuò)展尺寸適應(yīng)性。對(duì)特定工件進(jìn)行超精,必須系統(tǒng)考慮油石影響和工藝參數(shù)的正確匹配,才能達(dá)到預(yù)期的超精效果

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