专利名称：金刚石球面铰刀及球体珩磨器的制作方法
技术领域：
本实用新型所涉及的是机械加工中，对球面曲轴连杆机构的球面孔和球轴颈进行超精加工的成形刀具。
球面曲轴连杆机构，在轿车空调压缩机和工业缝纫机中广为应用。球面连杆的球面孔和球面曲轴的球轴颈相互配合，其平均配合间隙为0.004毫米，它们的尺寸精度和几何精度均在0.003毫米范围之内。现行的加工方法是用磨床分别对球面孔和球轴颈进行成型磨削，然后将两者进行配研。配研的劳动强度大，耗费工时多，偶件无互换性。早期的液压阀体阀孔与阀芯的精密配合也需配研，七十年代中期研制成功了可调节的金刚石圆柱形铰刀，应用于液压阀体阀孔的超精加工中，使加工孔的尺寸精度和几何精度均在0.0025毫米范围之内，因而使阀孔与阀芯具有互换性。(1)，(2)，(3)，金刚石铰刀，是用电镀方法，以镍和钴作为粘结剂，把人造金刚石磨粒包镶在一定尺寸和几何形状的铰刀基体上，再经过适当修磨而制成的刀具。它具有切削，挤压珩磨和抛光作用，因此金刚石铰孔也称为金刚石珩磨技术。但是迄今为止，对于精密配合的球面孔和球轴颈，没有适合的超精加工刀具。
本实用新型的目的是提供一套刀具，能够分别对球面孔和球轴颈进行超精加工，从而使相配合的球面连杆球面孔和球面曲轴球轴颈具有互换性。本实用新型的技术方案是根据金刚石铰刀耐磨损、加工的尺寸分散度小于0.002毫米的特点，设计一种可调节的金刚石球面铰刀以及与之匹配的金刚石球体珩磨器。它们是分别用于球面孔和球轴颈超精加工的成形刀具。金刚石球面铰刀由刀体及分离刀杆构成。刀体是一个高度为H，宽度为B的截球体，其上有交错排列的纵向槽，使刀体具有弹性，以便通过叉动螺钉来调节其球面工作部位的尺寸。金刚石球体珩磨器相当于一个球面卡板，它有两个平行的卡爪，在卡爪内侧形成削边形圆柱孔。在金刚石球面铰刀和金刚石球体珩磨器的工作表面上均电镀有一层人造金刚石磨粒。本方案采取四个技术措施解决了四个技术难题，使本实用新型能够利用现有技术容易实施。第一个技术措施是，设计了金刚石球面铰刀刀体的调节方法，它是用叉动螺钉来对球面刀体进行调节的，通过对刀体的调节来补偿刀体的制造误差，解决了刀体制造误差大于被加工球面孔公差这一技术难题。第二个技术措施是，设计了金刚石球面铰刀的快速分离刀杆。加工完后，刀杆与刀体快速分离，解决了刀体从已加工球面孔中退出这一技术难题。刀体从已加工球面孔中退出时，不改变已加工球面的完整性。不影响对已加工球面孔的准确测量。第三个技术措施是，针对球轴颈的超精加工需要，设计了一种卡板式的金刚石球体珩磨器，它的外型具有卡板形状，卡爪内侧形成削边形圆柱孔，孔口带有倒锥，在倒椎及圆柱孔表面电镀一层人造金刚石磨粒。解决了球轴颈这类带杆截球体一次通过式成形刀具的难题。第四个技术难题是，要保证被加工的球面孔与球轴颈平均配合间隙0.004毫米，则要求金刚石球体珩磨器的工作部分尺寸比金刚石球面铰刀小0.004毫米，这用机械加工方法难于实现。用微米差匹配电镀上砂技术很容易实现，这也就是本方案的第四个技术措施。微米差匹配电镀上砂技术在本说明书最后部分详细说明。
本实用新型把金刚石铰刀超精加工圆柱形孔这一先进技术，推广应用到了球面孔和球轴颈的超精加工中。用微米差匹配电镀上砂技术，可方便地制造出与可调节的金刚石球面铰刀具有微米差匹配的金刚石球体珩磨器，用它们对球面孔和球轴颈进行超精加工，可使球面孔与球轴颈具有互换性。
下面根据
本实用新型的形状结构和工作原理。
附图1是可调节的金刚石球面铰刀的刀杆，它可与刀体快速结合和分离。刀杆装夹在钻床或珩磨机主轴上，工作时，下降机床主轴，刀杆前端的轴肖A和拨肖C分别插入刀体的孔和槽中，起动机床，带动刀体旋转。加工完后，关停机床，主轴提升，刀杆立即与刀体分离。附图2是金刚石球面铰刀刀体的主视图，附图3是它的俯视图，附图4是附图2的A向视图，双点划线表示被加工件球面连杆的轮廓线。附图2，附图3和附图4可帮助说明刀体的形状结构和原理。刀体由刀体(1)和叉动调节螺钉(2)组成。刀体(1)的几何形状相当于一个球面塞规，它是一个截球体，其高度h与被加工球面孔的高度一致，其宽度 其中d是被加工球面孔的通孔直径。在球面Q上电镀一层人造金刚石磨粒，构成球面金刚石铰刀的工作表面。在刀体(1)上有交错排列的纵向槽，使刀体在球面工作面方向具有弹性。通过叉动调节螺钉(2)来调节球面工作面部位的尺寸。被加工件球面连杆由连杆体T，连杆盖G和连杆螺钉N组成。用金刚石球铰面刀加工球面孔时的进刀，是通过缓慢均匀地拧紧连杆螺钉N的过程来完成的。加工完后，刀杆分离，将刀体转动90°后从工件通孔d中取出。
附图5是金刚石球体珩磨器的主视图，附图6是附图5的A-A剖面图。双点划线表示被加工件球面曲轴球轴颈轮廓线。球体金刚石珩磨器的外形相当于一个球面卡板，它有两个平行的卡爪C，在卡爪C内侧形成削边形圆柱孔K，孔口带有倒锥Z。在圆柱孔K及倒锥Z表面电镀一层人造金刚石磨粒。构成金刚石球体珩磨器的工作表面，金刚石球体珩磨器的工作原理是，球面曲轴装夹在磨床主轴夹具中，用成形砂轮对球轴颈进行精磨后，砂轮退出，手持金刚石球体珩磨器柄部，使其工作表面包容球轴颈并作横向送进，然后再退出，这一过程很简便地完成了对球轴颈的超精加工，不需另外配套机床和夹具。
下面举例说明金刚石球面铰刀和金刚石球体珩磨器的微米差匹配电镀上砂技术。
球面孔和球轴颈的基本尺寸为球φ16，平均配合间隙为0.004毫米。人造金刚石粒度选择W40，其颗粒平均直径为0.003毫米。
1.先将球φ16的金刚石球面铰刀电镀上砂，并进行修磨，去掉浮砂和镍瘤；2.在金刚石球体珩磨器基体表面电镀铜结合层，其厚度为0.05毫米；3.将金刚石球面铰刀尺寸调整到φ16＋0.002毫米；4.用尺寸φ16＋0.002毫米的金刚石球面铰刀对金刚石球体珩磨器的铜结合层进行珩磨，这时经镀铜并珩磨后的金刚石球体珩磨器基体尺寸为φ16＋0.002毫米；
5.在铜结合层基体上电镀上砂。电镀镍钴结合剂厚度为0.002毫米，金刚石磨粒W40平均直径为0.003毫米，此时金刚石球体珩磨器的工作部位的名义尺寸是φ16＋0.002－0.003×2＝φ16－0.004毫米；6.把金刚石球面铰刀尺寸调整到φ16－0.004毫米；7.把尺寸同为φ16－0.004毫米的两者互相珩磨，以除去金刚石球体珩磨器工作面上的浮砂和镍磨，并磨平尺寸大于0.003毫米的磨粒高峰，此时经修磨好的金刚石球体珩磨器的尺寸为φ16－0.004毫米；8.把金刚石球面铰刀的尺寸调整到φ16。
用上述步骤对金刚石球体珩磨器进行匹配电镀上砂，使金刚石球体珩磨器与金刚石球面铰刀具有4微米差的匹配。用它们分别对球面孔和球轴颈进行超精加工，可使球面孔和球轴颈能保证4微米的平均间隙，且具有互换性。
引用文献1.徐嘉模，金刚石铰刀在国外的应用，《组合机床》1980年第9期。
2.周勤之，美法精密工艺一瞥；《机械制造》1982年第10期。
3.樊铁镔，国内外孔加工刀具的现状，《工具技术》1985年第1期。
权利要求1.金刚石球面铰刀及球体珩磨器与金刚石圆柱形铰刀的共有技术特征是在刀体基体表面电镀一层人造金刚石磨粒的成形刀具。金刚石球面铰刀的特征是刀体(1)的几何形状相当于一个球面塞规，它是一个高度为h宽度为B的截球体，在球面Q上电镀一层人造金刚石磨粒，刀体(1)的球面工作部位尺寸可以调节。刀杆可与刀体快速结合和分离。金刚石球体珩磨器的特征是其外形相当于球面卡板，它有两个平行的卡爪C，在卡爪C内侧形成削边形圆柱孔K，孔口带有倒锥Z，在削边形圆柱孔K及倒锥Z的表面电镀一层人造金刚石磨粒。
2.根据权利要求1所述的金刚石球面铰刀及球体珩磨器，用微米差匹配电镀上砂技术，可方便地制造出具有微米差匹配的金刚石球面铰刀及球体珩磨器。微米差四配电镀上砂技术的特征是，利用金刚石球面铰刀可以调节的特点，用它对金刚石球体珩磨器进行电镀上砂前的超精加工和电镀上砂后的修磨。
专利摘要本实用新型所涉及的是机械加工中，对球面曲轴连杆机构的球面孔和球轴颈进行超精加工的金刚石球面铰刀和球体珩磨器。金刚石球面铰刀刀体可以调节，外形像球面塞规，在球面上电镀金刚石磨粒，刀杆可与刀体快速结合和分离。金刚石球体珩磨器外形像球面卡板，在卡爪内侧形成削边形圆柱孔，在圆柱孔表面电镀金刚石磨粒。使用微米差匹配电镀上砂技术制造的微米差匹配金刚石球面铰刀及球体珩磨器，可使超精加工的球面孔和球轴颈具有互换性。
文档编号B23D77/14GK2253260SQ95237419
公开日1997年4月30日 申请日期1995年8月17日 优先权日1995年8月17日
发明者杨耀其 申请人:杨耀其