一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法与流程

本发明涉及内螺纹的磨削方法,具体涉及一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法，属于内螺纹加工领域。

背景技术：

在航天技术中，随着电动伺服直线技术的发展，对行星滚柱丝杠的要求越来越高。要求行星滚柱丝杠具有高轴向承载能力、抗冲击能力强、高速度、寿命长等优点，这就对其中的长螺母提出了更高精度的要求。普通螺母的内螺纹加工，一般需要采用砂轮中心轴线与螺母中心轴线成一定角度的办法进行磨削加工，从而保证砂轮与螺母之间不干涉，这一般适用于长径比不大的螺母。但对于长螺母而言，因为其长径比较大，如果仍保持一定角度，对导致砂轮杆与螺纹孔的顶部发生碰撞，导致无法深入加工。若采用平行轴式磨削加工，砂轮和内螺纹会存在干涉。且由于磨削深入距离较大，为保证精度及刚度要求，需选用直径较大的砂轮，干涉尺寸也就更大。基于这种情况，提出了一种用于大长径比内螺纹平行轴式磨削的砂轮修正计算方法，以保证长螺母内螺纹的加工精度。

技术实现要素：

本发明为解决长螺母大长径比较大，砂轮杆与螺纹孔的顶部发生碰撞，导致无法深入加工，采用平行轴式磨削加工，砂轮和内螺纹会存在干涉，长螺母磨削深入距离较大，选用直径较大的砂轮，干涉尺寸大的问题，为保证精度及刚度要求进而提供一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法。

所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料；

步骤二：确定砂轮初始形状及直径大小：初始菱形砂轮的截面形状与内螺纹的截面形状相吻合，即为菱形形状；砂轮的直径大于等于内螺纹牙深的两倍，菱形砂轮的直径小于等于内螺纹的小径，其最大直径根据需要的砂轮刚度来选择；

步骤三：计算砂轮各个截面的干涉距离：平行轴法磨削内螺纹时，砂轮与内螺纹中心线保持平行，加工偏心距为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半；螺纹面的空间位置可通过下面的方程确定：x＝r*cost*2π，y＝r*sint*2π，z＝ph*t+r-d1/2,式中r为变量，r∈[d1/2，d/2]，d1为内螺纹的小径，d为内螺纹的大径，p为内螺纹的螺距，h为内螺纹头数，t为参数变量，t∈[0，1],x、y、z代表螺纹面的空间位置；将菱形砂轮沿轴线方向等间隔划分为若干个圆形截面，间隔距离尽量小；在每个圆形截面上，找到对应此截面的螺纹面上的所有点，根据两点空间距离公式，计算每个点与其截面螺纹圆心的距离，减去砂轮截面外圆半径值，即为干涉距离；由此可得出砂轮每个圆形截面对应的干涉距离；

步骤四：拟合砂轮最终形状曲线，确定砂轮形状：根据步骤二中得出来的对应砂轮各个截面的干涉距离，将这些距离值拟合成一条曲线，并在原始菱形砂轮的基础上减去拟合得出的干涉值，即为砂轮最终形状；

步骤五：加工砂轮：砂轮最终形状的修正可以在精密车床上通过车削实现，砂轮进行磨削，直至磨削后的内螺纹满足精度要求。

本发明的有益效果是：本发明加工时砂轮轴与长螺母轴保持平行，并保持一定的偏心距离，其值为内螺纹大径与砂轮最大直径差值的一半。内螺纹的磨削在普通磨床上就可以完成，操作简单。利用以上步骤计算得出的砂轮磨削内螺纹时，可消除砂轮与内螺纹的干涉，从而保证内螺纹牙型的正确性。计算出砂轮的修整尺寸后，可以利用精密车床对砂轮进行加工，简单易行。对于长径比较大的内螺纹，利用修整后的砂轮进行深入磨削时也不会产生干涉。当选用直径较大的砂轮进行磨削时，经过计算修整也不会产生干涉，且提高了砂轮的刚度，减小了磨削时的振动。

附图说明

图1是本发明加工时菱形砂轮直径过大时与内螺纹相交的干涉图，图中b为砂轮，图中c为单导程内的螺纹面，图中d为干涉区域；

图2是步骤二计算中圆形截面与螺纹面的干涉示意图，图中f为对应砂轮圆形截面的螺纹面上的点集，图中g为砂轮的一个圆形截面，图中h为干涉距离；

图3是以某一内螺纹为例，通过计算得出的砂轮最终形状。图中横坐标为砂轮横向坐标，单位为mm，纵坐标为砂轮纵向坐标，单位为mm，内螺纹大径为20.68mm，小径为19.68mm，螺距为1mm，线数为3，采用砂轮直径为16mm。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法，所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料；

步骤二：确定砂轮初始形状及直径大小：初始菱形砂轮的截面形状与内螺纹的截面形状相吻合，即为菱形形状；砂轮的直径大于等于内螺纹牙深的两倍，菱形砂轮的直径小于等于内螺纹的小径，其最大直径根据需要的砂轮刚度来选择；

步骤三：计算砂轮各个截面的干涉距离：平行轴法磨削内螺纹时，砂轮与内螺纹中心线保持平行，加工偏心距为内螺纹大径与砂轮最大直径差的一半；螺纹面的空间位置可通过下面的方程确定：x＝r*cost*2π，y＝r*sint*2π，z＝ph*t+r-d1/2,式中r为变量，r∈[d1/2，d/2]，d1为内螺纹的小径，d为内螺纹的大径，p为内螺纹的螺距，h为内螺纹头数，t为参数变量，t∈[0，1],x、y、z代表螺纹面的空间位置；将菱形砂轮沿轴线方向等间隔划分为若干个圆形截面，间隔距离尽量小；在每个圆形截面上，找到对应此截面的螺纹面上的所有点，根据两点空间距离公式，计算每个点与其截面螺纹圆心的距离，减去砂轮截面外圆半径值，即为干涉距离；由此可得出砂轮每个圆形截面对应的干涉距离；

步骤四：拟合砂轮最终形状曲线，确定砂轮形状：根据步骤二中得出来的对应砂轮各个截面的干涉距离，将这些距离值拟合成一条曲线，并在原始菱形砂轮的基础上减去拟合得出的干涉值，即为砂轮最终形状；

步骤五：加工砂轮：砂轮最终形状的修正可以在精密车床上通过车削实现，砂轮进行磨削，直至磨削后的内螺纹满足精度要求。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法，步骤五中由于内螺纹长径比较大，因此磨削时间长，当砂轮磨削一段时间后，出现磨损情况，检查砂轮磨损后的最大直径，重复步骤三、步骤四，计算修正尺寸，根据计算值对砂轮进行再次修整，并调整磨削时砂轮与内螺纹的中心距，进行磨削加工，根据以上修整砂轮方法进行多次修整砂轮。其它方法与具体实施方式一相同。

技术特征：

技术总结
一种用于大长径比内螺纹平行轴磨削的砂轮磨削方法，内螺纹的磨削方法,本发明为解决长螺母大长径比较大，砂轮杆与螺纹孔的顶部发生碰撞，导致无法深入加工，采用平行轴式磨削加工，砂轮和内螺纹会存在干涉，长螺母磨削深入距离较大，选用直径较大的砂轮，干涉尺寸大的问题，所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一：磨削前准备：准备螺纹磨床、菱形砂轮和螺母加工坯料；步骤二：确定砂轮初始形状及直径大小；步骤三：计算砂轮各个截面的干涉距离；步骤四：拟合砂轮最终形状曲线；步骤五：加工砂轮。本发明用于内螺纹加工领域。

技术研发人员：李跃峰;吴贵成;安忠玉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2018.10.10
技术公布日：2019.01.15