一种弹簧高质量高效率磨削方法与流程

本发明涉及弹簧磨削领域，特指一种弹簧高质量高效率磨削方法。

背景技术：

目前，数控磨簧机双端面磨簧机基本机构示意见图如图1、图2，这种结构是上砂轮01、下砂轮02，上砂轮01能上下移动，两砂轮端面间设置安放弹簧04的磨盘03，磨盘03定轴转动，基本工作原理是：磨盘03定轴转动，磨盘03上的弹簧04被磨盘03转动带动，从a点进入两个砂轮端面间，经过b点到达c点处，从两砂轮端面间出来，弹簧04继续被磨盘03转动带动，从c点处经过d点又到达a点处，这样循环下去，弹簧04被磨盘03带动整个过程中，上砂轮01慢慢地往下移动，在两砂轮端面间的弹簧04两端面被磨削，当上砂轮01向下移动到磨削弹簧04长度要求时，停止移动，然后返回到起点，磨盘03也慢慢地转动了，这是操作者将弹簧门打开，然后磨好的弹簧04一个个地经过弹簧门口漏出，弹簧04卸完后，关闭弹簧门。弹簧04放入磨盘03上，又可以进行下一盘磨削了。

这种工作原理具有以下缺点：

第一，β角度一般为60°-70°，所以上砂轮在向下移动过程中，磨盘上a点弹簧从a点经过b点到达c点时间，只有磨盘转动一圈时间的17％左右。因此，这样产生三个方面后果：1)、整盘弹簧只有17％左右同时在砂轮平面上磨削，生产效率低。2)、每个弹簧被磨削量只有磨盘转动一圈上砂轮向下移动量的17％，还有83％移动量，弹簧实际在砂轮外面，没有被磨削，这是不合理的，这种不合理的后果是因砂轮a点处突然磨削量很大，因而a点处磨损很快，b点处磨损慢，c点基本没有参加磨削。所以最后砂轮端面形状变为圆台形，如图3，严重影响了弹簧磨削时的垂直精度。3)、因为两砂轮磨削时，只有与磨盘重合位置受力，并且砂轮a点处磨削量很大，即主要磨削力在这个地方，上述磨削力的轴向分力合成的轴向合力，远离砂轮轴中心线，因此，砂轮轴和砂轮盘要承受大的弯矩，从而产生了大的几何变形，对于重磨削弹簧更明显，严重影响了弹簧磨削精度。

第二，由于磨削时因砂轮不平，弹簧端面实际是不垂直于弹簧轴线的平面，因此弹簧a点至c点的整个磨削过程中不能引起自转，因此磨削后弹簧精度不高。

最后，因为目前磨簧机中支承砂轮轴的轴承的过盈量没有自动调节结构。所以为什么设备使用一段时间后，精度和稳定性马上会下降。为了使弹簧磨削精度和稳定性不下降，经常需要高技能员工，用手工调节轴承的过盈量。这样不但这种技工难找，而且调节轴承的过盈量也很麻烦。

总之，不论从设备结构和磨簧后质量来说，还是从磨削生产效率来说。目前，数控磨簧机的工作原理和结构都需要创新。

为此，本发明人做进一步研究，研发出了一种弹簧高质量高效率磨削方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弹簧高质量高效率磨削方法，能够提高磨削弹簧的质量和产量，节能环保和磨削成本低，零件制造成本低，机构精度保持性长和稳定性好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种弹簧高质量高效率磨削方法，包括如下步骤：

首先将上、下砂轮至少一个设置为由内砂轮和外砂轮组成，其中内砂轮套在外砂轮内；所述内砂轮或外砂轮通过传动机构带动，内砂轮和外砂轮的转动方向相反；整盘弹簧送入上砂轮和下砂轮之间后，整盘弹簧在砂轮平面上来回移动；同时砂轮进给，弹簧被磨好，砂轮又退回；然后，整磨弹簧停止移动并移出两砂轮间，最后卸掉整盘弹簧。

进一步，所述弹簧在砂轮平面上来回移动是通过摆动移动组合机构实现的，包括与电机联动连接的蜗杆，蜗杆两侧设置有两个蜗轮，所述的蜗轮与滑座轴联动连接，所述滑座轴上设置有滑块轴，所述的滑块轴与连杆a联动连接，所述的连杆a与磨盘连接，所述的磨盘内装了弹簧，滑块轴轴心线和滑座轴轴心线距离可以调节。

进一步，所述的摆动移动组合机构的两个滑座轴是由两只蜗轮带动的，两只蜗轮由同一支蜗杆传动；或所述的摆动移动组合机构的两个滑座轴是由两只齿轮带动的，齿轮由同一支齿轴传动。

进一步，所述的上砂轮由内砂轮和外砂轮组成，下砂轮为一体式结构；或所述的下砂轮由内砂轮和外砂轮组成，上砂轮为一体式结构；又或所述的下砂轮和上砂轮都有由内砂轮和外砂轮组成，这种结构情况下，两个内砂轮转动方向相同，两个外砂轮转动方向也相同，但是内、外砂轮转动方向相反。

进一步，所述的整盘弹簧送入上砂轮和下砂轮之间，是通过摆动移动组合机构送入的，所述的摆动移动组合机构包括设置有支座，所述支座通过连杆b与转盘联动连接，连杆b的一端通过轴销设置在转盘边缘。

进一步，所述传动机构包括与电机联动的皮带轮，可以随皮带轮转动的砂轮轴，所述的砂轮轴与内砂轮或外砂轮固定连接。

进一步，所述内砂轮的内砂轮轴套合在外砂轮的外砂轮轴内，它们之间设置有圆锥滚子轴承，外砂轮轴设置在轴承座套内，轴承座套与外砂轮轴之间也设置有圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承的外圈端面上都设置有u型弹簧垫，所述的u型弹簧垫和圆锥滚子轴承接触面为弧形。

进一步，所述的上砂轮通过上联轴器和下联轴器与电机轴联动连接，上联轴器和下联轴器之间设置有联轴片，所述的联轴片边上开设有四等分的缺口。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一、生产效率高：因为：首先，整盘弹簧同时都在砂轮平面上磨削。其次，因为至少有一块砂轮是由内、外砂轮组成的，且旋转方向相反，所以弹簧能够在自转状态下磨削。因而，可以采用大进给量磨削。所以生产效率是目前数控磨弹簧机的2倍左右。

二、磨削垂直度精度高和稳定性高；1、因为弹簧在砂轮平面上从砂轮内、外径处来回移动，所以砂轮每点都参加磨削每个弹簧，且所受磨削量也一样，因此砂轮均匀磨损，从而提高了磨削精度和稳定性。2、因为至少有1块砂轮是由内、外砂轮组成，所以弹簧能自转状态下磨削。

最后，由于本机构包含有上述2点技术特征组合的机构，这2点技术特征组合形成了新的技术特征------实现了弹簧端面上每点都被砂轮每点磨削，砂轮磨损特别均匀，从新砂轮开始至砂轮用完，不用修割砂轮，砂轮平面始终保持高的平面度。因此，极大地提高了磨削垂直度精度和稳定性

三、节能环保和磨削成本低：1、耗能低：因为弹簧磨削时是自转的，弹簧端面磨削时的纹理方向不断变化，磨削表面散热快，不易聚热，因而弹簧不容易烧伤，也容易磨削，所以功率消耗也低。2、改善工作环境和磨削成本低：因为弹簧在磨削时，砂轮磨损特别均匀,从新砂轮开始至砂轮用完，不用修割砂轮。所以解决了目前数控磨簧机磨削钢丝直径3mm以上的弹簧，需要时刻修割砂轮的麻烦问题。从而提高了砂轮利用率，改善了操作者工作环境，同时降低了磨削成本。

四、结构简单、制造成本低：磨盘安装在摆动移动组合机构的连杆上，整盘弹簧摆入摆出两砂轮端面之间，是依靠摆动移动组合机构中支座(支座安装在齿轮箱体下平面)，支座通过连杆b与转盘联动连接，连杆b的一端通过设置在转盘边缘轴销。减速电机转动，通过输出轴和平键带动转盘转动，通过轴销轴承使连杆b做平面运动，以摆轴为转动中心的齿轮箱体(齿轮箱体安装在摆轴上)作来回摆动，由此实现了整盘弹簧摆入摆出两砂轮端面之间的目的。设计时，只要磨盘摆入、摆出停留点，刚好是连杆a、c点和转盘中心点在一直线上。那么，连杆a点随转盘转动至a或者c点附近处，箱体基本上没有摆动，也可以说，摆动很小很小，即对于磨盘中心与砂轮中心偏离极小，可以认为仍然满足磨削弹簧的要求或者说摆出时卸弹簧处位置要求，这样设计优点是，1、可以选用价格低和控制简单的普通电机，只要在电机启动、或者停止时，设定在磨盘摆入或者摆出停留的位置，利用a、c、o在同一直线时，因弹簧磨削力引起推动齿轮箱体摆动的合力矩，无法推动箱体摆动这一技术特征，从而保证了磨削弹簧时，磨盘需要的位置。2、转盘上设置了半径尺寸都不一样的4个轴销孔，半径尺寸都相差0.2mm左右，以便于磨盘摆入两砂轮之间时，调整摆动移动组合机构的两滑块轴轴心线与各相配滑座轴轴心线共线时，磨盘中心线与砂轮中心线基本重合，这样设计不需要连续调节摆角大小机构，而又能满足使用要求。结构简单，降低了制造成本。

五、机构精度保持性长和稳定性好：因为支承砂轮轴的圆锥滚子轴承的外圈端面上都设置有u型弹簧垫，u型弹簧垫相当于轴向能变形，又有大的弹性刚度的弹簧。这样设计优点是当机构安装时，圆锥滚子轴承过盈量调节好后，机构在使用过程中，因为圆锥滚子轴承肯定要磨损的，为了保持圆锥滚子轴承原来的过盈量，所以由u型弹簧垫推动轴承外圈轴向移动自动补偿轴承磨损量，从而达到自动调节轴承过盈量的目的。因而具有机构精度保持性长和稳定性好特点。

附图说明

图1是现有的数控磨簧机结构示意简图；

图2是图1的a-a向视图；

图3是图2的k-k向旋转视图；

图4是本发明结构示意图；

图5是图4b-b向示意图；

图6是u型弹簧垫的示意图；

图7是图5c-c向示意图；

图8是联轴片的示意图。

附图标记说明：

上砂轮1，下砂轮2，内砂轮21，内砂轮轴22，内皮带轮23，外砂轮24，外砂轮轴25，外皮带轮26，轴承座套27，圆锥滚子轴承28，u型弹簧垫29，磨盘3，弹簧4，摆动移动组合机构5，蜗杆51，蜗轮52，滑座轴53，滑块轴54，连杆a55，上联轴器61，下联轴器62，联轴片63，支座71，连杆b72，转盘73，摆轴8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，本发明揭示的一种弹簧磨削方法及其机构，包括上砂轮1，下砂轮2，所述上、下砂轮2至少一个由内砂轮21和外砂轮24组成，在本实施例中，选取上砂轮1为一体式结构，下砂轮2由内砂轮21和外砂轮24组成，内砂轮21外径尺寸略小于外砂轮24内径尺寸，内砂轮21套在外砂轮24内。内砂轮21与外砂轮24旋转方向相反，外砂轮24与上砂轮1旋转方向相同，上砂轮1外径与外砂轮24外径尺寸一样，上砂轮1内径与内砂轮21尺寸一样，下砂轮2内孔中安装了托盘，用于弹簧进出两砂轮间时托住弹簧。

磨盘3安装在摆动移动组合机构5的连杆上，所述的磨盘3上装了弹簧。整盘弹簧4摆入摆出两砂轮端面之间，是依靠摆动移动组合机构5下的支座71(支座71安装在齿轮箱体下平面——齿轮箱即摆动移动组合机构5的外壳)通过连杆b72与转盘73联动连接，连杆b72的一端通过设置在转盘73边缘轴销。使用时，减速电机转动，通过输出轴和平键带动转盘73转动，通过轴销轴承使连杆b72做平面运动，以摆轴8为转动中心的齿轮箱体(齿轮箱体安装在摆轴8上)作来回摆动，由此实现了整盘弹簧摆入摆出两砂轮端面之间的目的。设计时，只要磨盘3摆入、摆出停留点，刚好是连杆a55、c点和转盘73中心点o在一直线上，那么，连杆a55点随转盘73转动至a点或者c点附近处，箱体基本上没有摆动，也可以说，摆动很小很小，即对于磨盘3中心与砂轮中心偏离极小，可以认为仍然满足磨削弹簧的要求或者说摆出到卸弹簧处位置要求。这样设计优点是，1、可以选用价格低和控制简单的普通电机，只要在电机启动、或者停止时，设定在磨盘3摆入或者摆出停留的位置，利用a、c、o在同一直线时，因弹簧磨削力引起推动齿轮箱体摆动的合力矩，无法推动箱体摆动这一技术特征，从而保证了磨削弹簧时，磨盘3需要的位置。2、转盘73上设置了半径尺寸都不一样的4个轴销孔，半径尺寸都相差0.2mm左右，以便于磨盘3摆入两砂轮之间时，调整摆动移动组合机构5的两滑块轴54轴心线与相配合的滑座轴53轴心线共线时，磨盘3中心线与砂轮中心线基本重合，这样设计不需要连续调节摆角大小机构，而又能满足使用要求。结构简单，降低了制造成本。

所述的整磨弹簧在砂轮平面上来回移动是通过摆动移动组合机构5包括与电机联动连接的蜗杆51，蜗杆51两侧设置有两个蜗轮52，所述的蜗轮52与滑座轴53联动连接，所述的滑座轴53上设置有滑块轴54，所述的滑块轴54与连杆a55联动连接，两滑块轴54与连杆联动后，两滑块轴54距离与两滑座轴53距离相等，所述的连杆a55与磨盘3连接，所述的磨盘3内装了弹簧。机构安装调整时，当滑块轴54轴心线和滑座轴53轴心线重合时，磨盘3圆心与砂轮旋转中心线一致。磨削弹簧前，根据弹簧参数调节，一般调节滑块轴54轴心线和滑座轴53轴心线不重合，两者之间的轴心距离就是曲柄长度，调节时两曲柄长度必须一样。工作时，电机的转动使蜗杆51也转动，蜗杆51带动两个蜗轮52轴同向转动，与滑座轴53配合的两滑块轴54偏心转动，从而与两滑块轴54联动的连杆作平动运动，这样磨盘3上每点都作半径为曲柄长度的圆，弹簧旋转中心线也同样作半径为曲柄长度的圆。因此，实施了弹簧磨削时，整磨弹簧在砂轮平面上来回移动。

所述的上砂轮1通过上联轴器61和下联轴器62与电机轴联动连接，上联轴器61和下联轴器62之间设置有联轴片63，所述的联轴片63边上开设有四等分的缺口。见图8，这样设计优点是：首先，便于电机安装联接，不会因电机轴与砂轮轴的不同心，而产生振动，零件快速磨损的问题。其次，受力性能好，在传动过程中，a和c槽所受力相等，方向相反，相当于对轴中心是一个旋转力偶。同理，b和d槽所受力也相等，方向也相反，相当于轴中心也是一个力偶。它们只是作用在同一平面上的两个方向相反的力偶。因此，联轴片63没有受旋转中心线在图平面上的翻转力矩，不像十字滑块式联接器那样，有翻转力矩。因此，本联轴片63受力性能好，传递效率高，单位体积内传递力大。为此，联轴片63轴向尺寸可以做得很小，外径也可以相应做小。最后，实际转动惯量小，能高速传动，即电机直接联接传动，效率高，寿命长。

所述内砂轮21的内砂轮轴22套合在外砂轮24的外砂轮轴25内，它们之间设置有圆锥滚子轴承28。内砂轮21通过内皮带轮23带动内砂轮轴22转动，外砂轮轴25设置在外皮带轮27内，其转动方式同理，外皮带轮27与外砂轮轴25之间也设置有圆锥滚子轴承28。圆锥滚子轴承28的外圈端面上还设置有u型弹簧垫29。首先，u型弹簧垫29外径上加工了凹槽和槽底设计成圆弧型。这样设计优点是过盈量调节时，u型弹簧垫29可具有一定的变形量，又有大的弹性刚度，并且圆锥滚子轴承28过盈量自动调节时，弹簧力变化可以较小。槽底设计成圆弧，避免了应力集中和淬火裂纹产生。同时提高了加工工艺性。其次，u形弹簧与外皮带轮27和圆锥滚子轴承28接触面，不设计成平面接触，而设计成大圆弧形状接触(见图6),因为u形弹簧垫在实际应用时，是变形的。换句话说，实际它与外皮带轮27和圆锥滚子轴承28的端面接触形式，设计不了刚好为平面接触形式。所以采用大圆弧形状，使成了线接触，接触线是一个圆，可以精确计算其接触应力、应变等实际问题。

本申请的工作原理是上、下砂轮2旋转，整盘弹簧摆入两砂轮端面之间，然后弹簧旋转中心线在摆动移动组合机构5带动下，在砂轮端面上作圆轨迹移动，当上砂轮1向下移动时，弹簧两端面在弹簧自转状态下被砂轮磨削，当磨削到弹簧长度要求达到时，上砂轮1停止向下移动，稍后，返回至起点，磨盘3停止移动，摆动移动组合机构5将整盘弹簧摆出砂轮间，即卸掉整盘弹簧。如果要磨削下一盘弹簧，那么，操作者把弹簧放入磨盘3中，再按一下开始按钮，电脑可以按原来程序又进行磨削了。

这种磨削原理技术效果是：

第一、生产效率高：1、因为整盘弹簧同时都在砂轮平面上磨削。2、因为至少有一块砂轮是由内、外砂轮24组成的，且旋转方向相反，所以弹簧能够在自转状态下磨削。因而，可以采用大进给量磨削。因此，生产效率是目前数控磨簧机的2倍左右。

第二、磨削精度和稳定性高：1、因为砂轮每点所受磨削量一样，并且弹簧旋转中心线移动轨迹是个圆，圆半径可以调节，磨盘3上一系列弹簧旋转中心线组成的圆，调节成弹簧移动时，弹簧中径刚好能够和下砂轮2的外径或内径相切，这样砂轮每点都能磨削每个弹簧。因此砂轮磨损均匀，所以提高了弹簧磨削精度。2、因为弹簧能自转磨削，由于下内、外砂轮24旋转方向不一样，所以下内、外砂轮24对弹簧磨削力方向相反，如果下内砂轮21外径尺寸减去下内砂轮21内径尺寸数值的一半与下外砂轮24外径尺寸减去下外砂轮24内径尺寸数值的一半相同，并且小于2倍弹簧中径时，不论弹簧在砂轮平面上这么移动，下内砂轮21平面上有弹簧端面被磨削，下外砂轮24平面上也有弹簧端面被磨削。下内砂轮21平面上的弹簧所受磨削力与上砂轮1相对应平面上的弹簧所受磨削力相等，方向相反，它们对弹簧自转合力矩为零。下外砂轮24平面上的弹簧所受磨削力与上砂轮1相对应平面上的弹簧所受磨削力相等，方向相同，它们对弹簧自转合力矩大于零。只要设计参数合理，弹簧最后始终有合力矩能推动弹簧自转。因此，实现了弹簧在自转状态下磨削。

最后，由于本机构包含上述2点技术特征的组合的机构----实现了弹簧端面上每点都被砂轮每点磨削，砂轮磨损特别均匀，从新砂轮开始至砂轮用完，不用修割砂轮，砂轮平面始终保持高的平面度。因此，大大提高了弹簧磨削垂直精度和稳定性。

第三、节能环保和磨削成本低：1、耗能低：因为弹簧磨削时是自转的，弹簧端面磨削时的纹理方向不断变化，磨削表面散热快，不易聚热，因而弹簧不容易烧伤，也容易磨削，所以功率消耗也低。2、改善工作环境和磨削成本低：因为弹簧在磨削时，从新砂轮开始至砂轮用完，不用修割砂轮。所以解决了目前数控磨簧机磨削钢丝直径3mm以上的弹簧，需要时刻修割砂轮的麻烦问题。从而提高了砂轮利用率，改善了操作者工作环境，同时，降低了磨削成本。

第四、结构简单、制造成本低：磨盘3安装在摆动移动组合机构5的连杆上，整盘弹簧摆入摆出两砂轮端面之间，是依靠摆动移动组合机构5中支座71(支座71安装在齿轮箱体下平面)，支座71通过连杆b72与转盘73联动连接，连杆b72的一端通过设置在转盘73边缘的轴销。减速电机转动，通过输出轴和平键带动转盘73转动，通过轴销轴承使连杆b72做平面运动，以摆轴8为转动中心的齿轮箱体(齿轮箱体安装在摆轴8上)作来回摆动，由此实现了整盘弹簧摆入摆出两砂轮端面之间的目的。设计时，只要磨盘3摆入、摆出停留点，刚好是连杆a55、c点和转盘73中心点在一直线上，那么，连杆a55点随转盘73转动至a点和c点附近处，箱体基本上没有摆动，也可以说，摆动很小，即对于磨盘3中心与砂轮中心偏离极小，可以认为仍然满足磨削弹簧的要求或者说满足磨盘3摆出时卸弹簧的位置处要求。这样设计优点是，1、可以选用价格低和控制简单的普通电机，只要在电机启动、或者停止时，设定在磨盘3摆入或者摆出停留的位置，利用a、c、o在同一直线时，弹簧磨削力引起推动齿轮箱体摆动的合力矩，无法推动箱体摆动这一技术特征，从而保证了磨削弹簧时，磨盘3需要的位置。2、转盘73上设置了半径尺寸都不一样的4个轴销孔，半径尺寸都相差0.2mm，以便于磨盘3摆入两砂轮之间时，调整摆动移动组合机构5的两滑块轴54轴心线与两滑座轴53轴心线共线时，磨盘3中心线与砂轮中心线基本重合。这样设计不需要连续调节摆角大小机构，而又能满足使用要求。结构简单，降低了制造成本。

第五、机构精度保持性长和稳定性好：因为支承砂轮轴的圆锥滚子轴承28的外圈端面上都设置了u型弹簧垫29，u型弹簧垫29相当于轴向能变形，又有大的弹性刚度的弹簧。这样设计优点是当机构安装时，圆锥滚子轴承28过盈量调节好后，机构在使用过程中，因为圆锥滚子轴承28肯定要磨损的，为了保持圆锥滚子轴承28原来的过盈量，所以由u型弹簧垫29推动轴承外圈轴向移动自动补偿轴承磨损量，从而达到自动调节轴承过盈量的目的。因而具有机构精度保持性长和稳定性好特点。

上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。