第四章凸凹模型面成形磨削工艺

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成形磨削加工精度可达IT5,粗 糙度Ra0.1μm;成形磨削可加工 淬硬件及硬质合金材料
成形磨削按加工原理可分为: 成形砂轮磨削法(仿形法) 夹具磨削法(范成法) 成形砂轮磨削法(仿形法): 将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型 面,再用砂轮去磨削工件。


夹具磨削法(范成法): 加工时将工件装夹在专用夹具上,通过有 规律地改变工件与砂轮的位置,实现对成型面 的加工,从而获得所需的形状与尺寸。

光学曲线磨削工艺
光学曲线磨床的组成:

1、光学系统: (1)投影放大系统:放大镜、成像系统 组成。 (2)照明系统:透射照明和反射照明组 成。 2、工件装夹与磨削装置: 包括床身、工作台、砂轮架、以及手柄 等传动操作机构。 工作台可作纵、横、垂直升降和回转运 动,主要用作调整工件加工面的位置。 砂轮架也有纵横滑板,以作磨削进给运 动。
图3-22 正弦精密平口钳和正弦精密磁力台 a)正弦精密平口钳1—底座 2、4—钳口 3—工件 5—夹紧螺栓6—正弦圆柱 7—块规组 b) 正弦精密磁力台1—磁性平台 2—正弦圆柱3—块规组 4—底座 a)正弦精密平口钳 1—底座 2、4—钳口 3—工件 5—夹紧螺栓 6—正弦圆柱 7—块规组 b)正弦精密磁力台 1—磁性平台 2—正弦圆柱 3—块规组 4—底座
磨削方法:

1、轨迹法:光曲磨床主要采用砂轮沿工件加工(型)面 连续展成磨削成形。其工艺过程为: 1)将工件的型面,放大50倍,采用精密绘图机绘制在 “描图样”上,并夹在屏幕4上;M9017A光曲磨床的 投影屏幕尺寸为500mm× 500mm,因此,其上只能 看到小于10mm×10mm的工件加工(型)面的轮廓。 若工件尺寸超过此尺寸范围,则可对型面进行分段,如 每段均放大50倍,并重叠绘制在同一幅描图上,见图724。并夹在屏幕上。
砂轮修整器修整: (1)砂轮角度的修整:在磨削工件的斜面时,采用角 度砂轮,角度砂轮是由平砂轮修整而成的圆锥部分, 修整时,砂轮由磨头带动传动,角度修整器上的金刚 刀相对砂轮轴线倾斜一定的角度来回往复移动对砂轮 修整,直至修成所需的锥面。(采用修整砂轮角度的夹具) (2)圆弧砂轮的修整 修整圆弧砂轮工具的结构虽有多种,但其原理都相同。



3)两凸圆弧面相连接时,当先磨削半径较大 的凸圆弧面;两凹圆弧面相连接时,当先磨削 半径较小的凹圆弧面。 4)应先磨削形状简单、操作方便的面。
五 成形磨削实例

1、单向正弦电磁夹具磨削实例
2、正弦分度磨削
采用正弦分中夹具装夹工件进行成形磨 削的方式。 适用于磨削具有一个回转中心的凸圆弧 面、多角体、分度槽等工件,工件一般 不带凸台。
2)多回转中心定位磨削

多回转中心定位磨削会降低磨削精度
4、成形磨削工艺计算:


成形磨削之前需根据凸模与凹模拼块设计图进 行磨削工艺设计和工艺计算,并作出磨削工艺 图。 成形磨削工艺设计和工艺计算的主要内容有: 1)根据磨削规则,分析工件形状与尺寸精度 要求进行合理的分段,并确定各段的磨削顺序。


具体工艺措施如下: 绘制放大图样时,比例和尺寸尽可能精细;线条 宜很细,一般需在精密绘图机上进行,线条细度为 0.05~0.08mm,手工绘制时,则为0.1~0.2mm。 同时,绘制放大图的材料要求随空气温度影响小, 变形小,图形精度高;牢固、易于保存。常用材料 与性能见表7―16。



源自文库
(如图)

样板刀挤压: 利用成形车刀挤压慢速旋转的砂轮将砂轮 修整成所需形状与尺寸。 此法的关键是利用电火花线切割机先加工 出成形车刀,然后再用车刀对慢速旋转的砂轮 挤压,修整出所需砂轮。


数控机床修整: 将砂轮安装在数控机床主轴上,金刚刀固定在刀 架(车床)或工作台(铣床)上,利用数控指令使金 刚刀相对于砂轮进给修整出成形砂轮。 电镀法: 此法与金刚石锉刀的制造方法相同,先加工钢的 轮坯,再用电镀法在轮坯表面镀一层金刚砂。 这种方法比较简单,但所得砂轮的耐用度比较低, 精度也不高。
3、万能夹具成形磨削工艺方法示例:
(1)回转中心定位磨削工艺: 1)万能回转夹具的X、Y滑座上,根据工 件形状及其尺寸要求,安装精密平口虎 钳或正弦磁力夹具,工件定位安装在夹具 中。然后,根据工艺尺寸计算图将工件 的O点调整到夹具的回转中心,转动不同 角度,进行相应平面的磨削。

安装于万能夹具X-Y导轨滑座上的平口虎钳、磁 力夹具,以及直接安装于滑座上的联接方式。
三、夹具磨削法:


此法的核心是依据成形面的复杂程度选用 不同的夹具,使工件相对于高速旋转的砂轮移 动,从而加工出所需形面。 加工平面或斜面可用正弦精密平口虎钳和 正弦精密磁力台。 加工具有一个回转中心的工件可用正弦分 中夹具。 加工具有多个回转中心的工件可用万能夹 具。
(1)正弦精密平口钳和正弦精密磁力台 两种夹具的结构如 图3-22所示,都可用于加工平面或斜面,都具有正弦尺机 构,在底座与正弦圆柱间垫块规可使夹具体倾斜,以带动 工件倾斜指定的角度,最大倾斜角度为45°。 (2)正弦分中夹具 正弦分中夹具主要用于加工具有一个回 转中心的工件,如图3-24所示。 (3)万能夹具 万能夹具可加工具有多个回转中心的工件, 如图3-27所示。


2)工件加工(型)面若在10mm×10mm以内,则可沿投影 于屏幕上的工件型面(也放大50倍)与放大50倍的描图样, 对照并移动砂轮架纵、横滑板磨去余量(见图7-24上虚线 处 )。 若型面> 10mm×10mm,则可逐段磨削成形,如图7-24 所示:先按图上1―2段曲线磨出工件上的1-2段型面;调整 工作台带动工件向左移动1010mm,并按图上2’-3段曲线 磨出工件上的2-3段型面;最后,向左、向上分别使工件移 动10mm,按图上3’-4段曲线磨出工件上的3-4段型面。


采用CNC连续轨迹坐标磨削,可采同一 CNC磨削程序加工代码,以不同磨削用量、顺 次磨削凸模、凹模和卸料板型孔,以保证间隙。 另外,坐标磨床,还可以用来进行精密测量 和划线作业。
(2)坐标磨削原理

坐标磨床的磨削运动,见图7-30。其中:


1)磨头上的砂轮自转磨削运动,由高频电动机或压缩空 气驱动形成气动磨头。 2)磨头,则由电动机通过变速机构直接驱动主轴转动, 形成绕主轴转动的公转,与磨头自转合成行星运动,以 磨圆孔。 3)磨头还需具有上、下磨削运动。由液压或气压-液压 驱动主轴套筒,使磨头作上、下往复运动。 所以,坐标磨床除可进行内、外型孔、型面磨削以外, 还可以磨削孔内的键槽、清角等。
光曲磨削工艺条件与机床


光曲磨的应用、加工精度与质量: 主要应用于精密、小型冲裁磨的凸模与凹 模拼块的精密成型磨削加工。具体说,可用磨 削平面、圆弧面或非圆弧面成形磨削加工。 光曲磨削的成形磨削尺寸精度≤0.01mm; 光曲磨削型面表面粗糙度R0.8~1.6um。
因此,保证、改善光曲磨的加工精度和表面质 量以适应精密冲模的更高要求,甚为必要。

3)为使磨削出的工件型面之间能光顺、平滑、 精确地连接,常采用按几何元素来进行分割,使 合理地进行分段磨削,见表7-13。

(2)切入法 即采用成形砂进行切入式磨削,成形砂轮的型 面须与工件加工(型)面完全吻合、精确一致。 因此在光曲磨床上采用切入法时亦需使用金刚 石和相关夹具精密修整砂轮成形。
第四章 凸、凹模型面成形磨削工艺

成形磨削工艺多用于模具刃口形状以及 凸、凹模拼块型面的成型加工,它们的 外轮廓为多条直线与圆弧所组成。如图
一、成形磨削概述

进行磨削时,需将外形轮廓分为若干直 线或圆弧段,然后,按一定顺序逐段磨 削成形,以达到图样的尺寸、形状及其 精度要求,这样的加工方式称为成形磨 削。
1.数控成形磨床的形式与组成 数控成形磨床见图7-26。 组成部分主要有:床身1、立柱2、 砂轮架(磨头)3,工作台及其上的 纵、横滑板4,以及数控系统5等。


2、数控成形磨削原理与工艺
成形磨削运动与磨削工艺原理如下: 砂轮架(磨头)、装在立柱的导轨上,作垂直方向的进给 运动;工作台纵滑板,装在床身导轨上,作纵向(X轴)往复 磨削运动;工作台横滑板装在纵滑板的导轨上,作横向(y 轴)进给运动。 X 、 y 、z轴运动,均采用精密滚珠丝杠副,由伺服电 动机传动,并采用数字控制系统。


2)根据凸模、凹模拼块设计图样上各加工面 与加工基准面之间及相互之间的尺寸关系,计 算各段的加工基准,如圆弧面的回转中心。 3)作成形磨削工艺尺寸图。使能按工艺尺寸 图,顺次进行分段磨削成形。
常用成形磨削机床
成形磨削装备有以下几种: 1、平面磨床+正弦分中(度)夹具、修 正砂轮夹具、各种正弦夹具。 2、平面磨床上固装精密缩放仿形修正砂 轮机构。 3、固装有万能夹具的专用成形磨削机床。

工件的装夹方式:
夹具如图所示 组成部分:正弦分度头、尾座、底座

工件定位、安装在夹具中的方式有: 心轴装夹、双顶尖装夹


利用正弦头右侧的分度头,可控制工件 的回转角度,要求一般精度时可直接在分度盘 上读取,要求精度高时,可在垫板与正弦圆柱 间垫量块调节。 加工时,被磨表面的尺寸是采用比较测 量法测定的,测定依据是夹具中性线,用比较 测量器、量块、百分表找到比较测量面,当被 加工面与比较测量面等高时(即百分表读数一 致时),加工也就完成了。

二、坐标磨削工艺与机床



1、坐标磨基本原理与应用: (1)坐标磨削应用: 常用坐标磨床为立式、单柱坐标磨床。坐标磨床 的进给系统常采用机械传动由直流电机或直流伺服系 统驱动。因此,可进行连续轨迹磨削;需要时,还可 以作X、Y、Z坐标点位数控。 所以,坐标磨的控制常采用:手动和数控(NC)程 序控制两种方式。

坐标磨削精度与质量: 1)最大磨削速度:Vmax=100000r/min; 2)定位精度:在30mm长度内为0.8um;在全行程内为 2.3um。 3)NC连续轨迹磨削的形状精度:在全行程内为7.5um。 4)表面粗糙度为:一般磨削加工时达Ra(0.8~o.4)um;精 细加工时达:Ra0.2um。 所以,坐标磨削主要应用精密冲裁模的凸模、凹模与卸料 板型孔的精密加工。
二、成形砂轮磨削法(仿形法):



成形砂轮磨削法(仿形法)的难点与关键点 是砂轮的修整。 常用的方法: 砂轮修整器修整(前图) 样板刀挤压 数控机床修整 电镀法
图3-19 修整砂轮角度的夹具 1—正弦尺座 2—金刚刀 3—滑块 4—齿条 5—齿轮 6—主轴 7—平板 8—侧板 9—正弦圆柱 10— 手轮 11—螺母 12—支座 13—底座


(2)工件装夹、定位可靠、精确 其定位方法和顺序为: 1)将放大图的十字中心线,对准机床光屏上的中心标记; 即表明十字中心线已与机床工作台的纵、横运动方向 平行。 2)将装夹工件的专用夹具的测量边、精确对准放大 图样的十字中心线或分割线。 3)当工件尺寸小于10mm×10mm时,可直接用工件 外形精确对准放大图基准线进行定位。

当工件尺寸大,需分段磨削 时,工件的定位方法与顺序 为:见图7-25,先使工件上 的拼合面b,对准放大图上 的拼合线b';此后,移动工作 台,使 工件外形基准面a,对 准放大图上a‘中心线;再用 尺寸为A的量块垫入机床 纵向滑板,以控制机床纵向 的移动距离。
数控成型磨削与坐标磨削工艺

一、数控成型磨削工艺与机床
图3-27
四、成形磨削的顺序
模具凸模、凹模拼块一般由多圆弧面和 多角度平面相互平滑、光顺的连接成封 闭的柱状、型孔等,即构成凸模、凹模 的刃口。(后图) 成型磨削时,根据工件形状与技术要求, 采用分段磨削,并在实际加工中,有时 会仿形法、范成法混合使用。

根据长期的实践与分析,在进行凸凹模拼 块成形磨削时应遵循下列规则: 1)先确定、磨削水平与垂直方向的基准 面;再顺次磨削与基准面相平行的加工 面,以及精度高或较大的加工面。 2)当平面与凹圆弧面相连接时,需先磨 削凹圆弧面,再顺次磨削平面;当平面 与凸圆弧面相连接时,需先磨削平面, 再顺次磨削凸圆弧面。
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