一种回转类零件圆弧修整刀具及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种回转类零件圆弧修整刀具及其加工工艺。所述的修整刀具其特征在于，包括饼状刚性基体，刚性基体外缘设有弹性体，弹性体外缘设有研磨粒层；刚性基体的中心设有定位孔，定位孔的四周设有用于与修整设备固定的安装孔。加工工艺为：采用刚性结构，将其加工成饼状；利用模具，将弹性体材料加工成环形，将其与刚性基体粘接；将结合剂与去离子水混合均匀后，再与磨粒混合，搅拌均匀后注入模具制成环形；研磨粒层固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体外侧；最后修锐即可。本发明通过多次修整、不断逼近的方式，提高回转类零件的加工精度，实现回转类零件圆弧修整的低成本、高效率和智能化操作。
【专利说明】—种回转类零件圆弧修整刀具及其加工工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及精密加工【技术领域】，特别涉及一种结构合理、修整效率高且寿命长的回转类零件圆弧修整刀具，能够在普通的机床上，实现回转类零件的高精加工。
【背景技术】
[0002]回转类零件属于机器零件最为典型的零件类型之一，它的应用十分广泛，比如机床、汽车、飞机、内燃机、发动机、农业机械以及军工机械等内的传动轴和支撑轴，再比如轴承内外圈、凸轮和一些盘盖类零件等。随着现代工业的不断发展，对回转类零件的精度要求越来越高，尤其是起支撑作用的轴颈的形状精度。回转类零件的精密加工工艺、精密加工装备和精密测量也越来越受到人们的重视。目前，针对回转类零件的超精密加工，主要有两种途径:
[0003](1)通过超精密机床来获取加工精度。研发精密、超精密轴承、导轨、机床等装备及其关键部件，以及通过提高刀具的性能，提高回转类零件的加工精度。[0004](2)人工修整的方法来获取高精密的加工精度。人工进行修整，工人利用较高去离子水平的技术经验，通过一定时间的修整，提高回转类零件的加工精度。
[0005]第一种方式虽然可以获得一定的加工精度，但是引进超精密设备(如金刚车、超精密磨床、抛光机、RAPT机等)费用高，自主研制和开发时间长，费用高。
[0006]第二种方法也能获得一定的加工精度，但是修整样件的质量主要是依靠工人的技术去离子水平，修整时间很长，效率低。
[0007]鉴于此，本发明提出一种回转类零件圆弧修整刀具，结合相关算法和修整装置，可以在普通的内外圆磨床上，用计算机控制对回转类零件的修整加工，通过多次测量和逼近修整，可以获得一定的精度，并具有结构合理、安装简便和修整效率高等优点。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种工时短，成本较低，效率高的回转类零件的加工方法。
[0009]为了解决上述问题，本发明提供了一种回转类零件圆弧修整刀具，其特征在于，包括饼状刚性基体，刚性基体外缘设有弹性体，弹性体外缘设有研磨粒层；刚性基体的中心设有定位孔，定位孔的四周设有用于与修整设备固定的安装孔。
[0010]优选地，所述弹性体与刚性基体、研磨粒层之间通过环氧树脂粘合。
[0011]优选地，所述研磨粒层、弹性体及刚性基体的直径比为0.032: 0.080: I。
[0012]本发明还提供了上述回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，包括以下具体步骤:
[0013]步骤I):刚性基体的加工:采用刚性结构，将其和刀具安装轴通过螺栓连接，加工成饼状；
[0014]步骤2):弹性体的制造:生产粗修整刀具时弹性体材料采用聚氨酯，生产精修整刀具时弹性体材料采用橡胶，然后利用模具，将弹性体材料加工成环形，其内径与步骤I)制得的刚性基体外径相配合，将两者通过环氧树脂相粘接；
[0015]步骤3):研磨粒层的制造:将磨粒用研磨钵进行研磨、过筛，然后置于干燥箱进行加热烘干，待用；将结合剂与去离子水混合均匀后，再与磨粒混合，搅拌均匀后注入模具制成环形，其内径与弹性体的外径相配合；研磨粒层固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体外侧；
[0016]步骤4):刀具的修整:将步骤3)制得的刀具进行修锐后，即得到回转类零件圆弧修整刀具。
[0017]优选地，所述步骤3)中加热烘干的工艺参数为:120°C，5h。
[0018]优选地，所述步骤3)中磨粒为金刚石、刚玉或陶瓷。
[0019]优选地，所述步骤3)中结合剂为树脂或橡胶。
[0020]优选地，所述步骤3)中结合剂与去离子水的重量比为:1: 0.5?1: 0.8。
[0021]优选地，所述步骤3)中结合剂和去离子水的重量和与磨粒的重量比为:
0.5: I ?0.8: I。
[0022]本发明通过多次修整、不断逼近的方式，提高回转类零件的加工精度，实现回转类零件圆弧修整的低成本、高效率和智能化操作；适用于轴承套圈、主轴、凸轮以及丝杆等回转类零件。加工精度达到亚微米等级，零件轮廓精度达到0.1 μ m,表面粗糙度RalOnm。
[0023]本发明提供的刀具采用半刚性结构，主要分为三层结构，从外到内依次为研磨粒、弹性体和刚性基体。修整刀具按和修整样件的接触变形情况分为三类:刚性修整刀具、半刚性修整刀具和柔性修整刀具。刚性修整刀具的特点是优先研修修整样件轮廓的高点，柔性修整刀具的特点是对高点和低点的材料去除率相同，而半刚性修整刀具的特点是对高点的材料去除率大于低点的材料去除率，更能有效改善修整样件的加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明提供的一种回转类零件圆弧修整刀具的主视图的剖视图；
[0025]图2为图1的俯视图；
[0026]图3为本发明应用时的示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0028]实施例1
[0029]如图1-2所示，为本发明提供的一种回转类零件圆弧修整刀具的结构示意图，包括饼状刚性基体6，刚性基体6外缘设有弹性体5，弹性体5外缘设有研磨粒层4 ;刚性基体6的中心开一个定位孔1，定位孔I的四周开4个用于与修整设备固定的安装孔2，刚性基体6外侧可再开4个工艺孔3，起到减轻质量，节省材料的作用，且不影响使用。
[0030]上述回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺具体步骤为:
[0031]步骤I):刚性基体6的加工:采用刚性结构，将其和刀具安装轴通过螺栓连接，力口工成饼状，半径62.5mm ；
[0032]步骤2):弹性体5的制造:弹性体材料采用橡胶，然后利用模具，将弹性体材料加工成环形，厚度5_，其内径与步骤I)制得的刚性基体6外径相配合，将两者通过环氧树脂相粘接；
[0033]步骤3):研磨粒层4的制造:磨粒采用粒度号为WlO的a -Al2O3微粉(颗粒尺寸7?10 μ m)，结合剂采用超细增韧聚酰亚胺树脂粉，平均粒径10?20 μ m ;将磨粒用研磨钵进行研磨、过1600目筛，然后置于干燥箱进行加热烘干，加热烘干的工艺参数为:先120°C处理5h，然后室温处理5h，待用；将结合剂与去离子水以1: 0.6混合均匀后，再与磨粒以
0.5: I混合，同时加入10%的常温固化剂异丙苯基过氧化氢(CHP)，搅拌均匀后注入模具制成环形，厚度2mm，其内径与弹性体5的外径相配合；研磨粒层4固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体5外侧；
[0034]步骤4):刀具的修整:将步骤3制得的刀具进行修锐后，即得到回转类零件圆弧修整刀具。
[0035]如图3所示，为本发明应用时的示意图，修整设备采用上海机床厂生产的MG1432A磨床进行改造，包括修整设备基体17，修整设备基体17上设有横向进给平台19，横向进给平台19上设有平带传动系统20 ;将上述制得的修整刀具15用螺栓穿过其定位孔I与变频电机18连接，修整刀具15置于平带传动系统20上；修整设备基体17下侧设有同步带传动系统13，同步带传动系统13安装在导轨7上，导轨7的两端分别设有头架11及尾架21，头架11由伺服电机12传动；头架11、尾架21内侧分别设有前顶尖10、后顶尖22，将修整样件8通过桥板9置于导轨7上。
[0036]加工修整样件8的过程如下:通过数控系统控制平带传动系统20带动修整刀具15横向进给运动，调节修整刀具15和修整样件8之间的接触压力，变化材料去除率，结合修整样件8的转动系统(即同步带传动系统13)，达到对修整样件8的修整目的。变频电机5采用变频器结合三相异步电动机实现，通过平带20和刀具转轴连接16,实现转动运动的传递，带动刀具以特定转速转动。在头架11的带动下，修整样件8以变速度转动，同时刀具15对其进行研修，以研修一周或者几周作为一个周期。研修后，再次进行精度的测量，合格则停止研修，否则，再次将测量的轮廓数据进行数据处理，得出速度数据，对头架11的输出转速进行控制，调整好刀具系统参数，进行研修，直到精度满足要求。
[0037]实施例2
[0038]该实例所述精修整刀具的加工工艺具体步骤和上述实施例1类似，区别在于步骤2)步骤3)，详细说明如下:
[0039]步骤2):弹性体5的制造:弹性体材料采用橡胶，然后利用模具，将弹性体材料加工成环形，厚度4_，其内径与步骤I)制得的刚性基体6外径相配合，将两者通过环氧树脂相粘接；
[0040]步骤3):研磨粒层4的制造:磨粒采用粒度号为WlO的a -Al2O3微粉(颗粒尺寸7?10 μ m)，结合剂采用超细增韧聚酰亚胺树脂粉，平均粒径8?15 μ m ;将磨粒用研磨钵进行研磨、过1600目筛，然后置于干燥箱进行加热烘干，加热烘干的工艺参数为:先120°C处理5h，然后室温处理5h，待用；将结合剂与去离子水以1: 0.5混合均匀后，再与磨粒以
0.8: I混合，同时加入10%的常温固化剂异丙苯基过氧化氢(CHP)，搅拌均匀后注入模具制成环形，厚度1.5mm，其内径与弹性体5的外径相配合；研磨粒层4固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体5外侧。[0041]实施例3
[0042]磨粒采用碳化硅成分的粗修整刀具的加工工艺具体步骤和上述实施例1类似，区别在于步骤2)和步骤3)，详细说明如下:
[0043]步骤2):弹性体5的制造:弹性体材料采用聚氨酯，然后利用模具，将弹性体材料加工成环形，厚度6_，其内径与步骤I)制得的刚性基体6外径相配合，将两者通过环氧树脂相粘接；
[0044]步骤3):研磨粒层4的制造:磨粒采用粒度号为280#的SiC微粉(颗粒尺寸40?50 μ m)，结合剂采用超细增韧聚酰亚胺树脂粉，平均粒径30?40 μ m ;将磨粒用研磨钵进行研磨、过325目筛，然后置于干燥箱进行加热烘干，加热烘干的工艺参数为:先120°C处理5h，然后室温处理5h，待用；将结合剂与去离子水以1: 0.8混合均匀后，再与磨粒以
0.65: I混合，同时加入8%的常温固化剂异丙苯基过氧化氢(CHP)，搅拌均匀后注入模具制成环形，厚度2.5mm，其内径与弹性体5的外径相配合；研磨粒层4固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体5外侧。
【权利要求】
1.一种回转类零件圆弧修整刀具，其特征在于，包括饼状刚性基体(6)，刚性基体(6)外缘设有弹性体(5)，弹性体(5)外缘设有研磨粒层(4);刚性基体(6)的中心设有定位孔(1)，定位孔(I)的四周设有用于与修整设备固定的安装孔(2)。
2.如权利要求1所述的回转类零件圆弧修正刀具，其特征在于，所述弹性体(5)与刚性基体(6)、研磨粒层(4)之间通过环氧树脂粘合。
3.如权利要求1所述的 回转类零件圆弧修正刀具，其特征在于，所述研磨粒层(4)、弹性体(5)及刚性基体(6)的直径比为0.032: 0.080: 1。
4.权利要求1所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，包括以下具体步骤: 步骤I):刚性基体(6)的加工:采用刚性结构，将其和刀具安装轴通过螺栓连接，加工成饼状； 步骤2):弹性体(5)的制造:生产粗修整刀具时弹性体材料采用聚氨酯，生产精修整刀具时弹性体材料采用橡胶，然后利用模具，将弹性体材料加工成环形，其内径与步骤I)制得的刚性基体(6)外径相配合，将两者通过环氧树脂相粘接； 步骤3):研磨粒层(4)的制造:将磨粒用研磨钵进行研磨、过筛，然后置于干燥箱进行加热烘干，待用；将结合剂与去离子水混合均匀后，再与磨粒混合，搅拌均匀后注入模具制成环形，其内径与弹性体(5)的外径相配合；研磨粒层(4)固结成型后，用环氧树脂粘结于弹性体(5)外侧； 步骤4):刀具的修整:将步骤3)制得的刀具进行修锐后，即得到回转类零件圆弧修整刀具。
5.如权利要求4所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中加热烘干的工艺参数为:120°C，5h。
6.如权利要求4所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中磨粒为金刚石、刚玉或陶瓷。
7.如权利要求4所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中结合剂为树脂或橡胶。
8.如权利要求4所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中结合剂与去离子水的重量比为:1: 0.5~1: 0.8。
9.如权利要求4所述的回转类零件圆弧修整刀具的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中结合剂和去离子水的重量和与磨粒的重量比为:0.5: I~0.8: I。
【文档编号】B24D18/00GK103921206SQ201410133279
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】闫如忠, 邹鲲, 祝贺, 戴惠良, 杨延竹, 浦擎新, 周龙, 贾俊阳, 易涛 申请人:东华大学