第8讲 成形磨削

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工件支承在两顶尖之间，顶尖座4可沿底座上的T形槽移动， 用螺钉3固定，旋转手轮5能使尾顶尖6移动，用以调节工件和 顶尖间的松紧程度。顶尖7装在主轴的锥孔内。转动手轮(图中 未显示)，通过蜗杆13、蜗轮9传动，带动主轴和通过鸡心夹头
装夹的工件及装在主轴后端的分度盘11一起转动。使工件实现
圆周进给，磨出圆弧面。分度盘的作用是控制工件的回转角度， 其工作原理如图3.21所示。分度盘上有四个正弦圆柱，其中心
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将工件回转100°，使斜面4处于水平位置。磨削斜面4到要求尺 寸，其操作过程和磨削斜面3相同。 ④磨削R35mm的圆弧面。将工件回转130° 使R35mm的圆弧面处于磨削位置,如图(d)所 示。通过分中夹具使工件作圆周进给，磨 削圆弧到尺寸。检测该圆弧半径的量块尺 寸为(50+34.985)mm。磨削时工件可以自由 回转，因此不必控制工件的回转角度。 ⑤磨削R15mm的圆弧面。要求将工件回转 180°使R15圆弧面处于磨削位置,如图(e)示。 用回转法磨削该圆弧到要求尺寸， 检测圆弧半径的量块尺寸为(50+14.985)mm。 为防止砂轮切入斜面3、4，在顺时针旋转磨 削时，应控制Baidu Nhomakorabea轮左侧宽度b=1mm~2mm左右，磨到距两圆弧切点 1mm~2mm处停止进给。按上述控制方法，逆时针回转磨出另一半 圆弧面。
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夹具装夹部分用来装夹工件，根据不同的加工对象，可以 采用以下几种装夹方法。 1、用螺钉与垫柱装夹工件 如图3.29所示，利用凸模端面上 的螺孔，通过螺钉3、垫柱2将工件拉紧在夹具的转盘1上。垫柱 和螺钉的长度要保证砂轮在磨削中超越工件的定位面时，不至 和夹具相碰。为了保证定位精度，要求垫柱高度一致，以免工 件产生偏斜。转盘1装在万能夹 具的小滑板上，可绕轴线O—O 旋转，便于调整工件在圆周方 向上的相对位置。螺母5和螺钉 6用来将转盘压紧在小滑板上。 这种装夹方法，可以在一次装 夹后将凸模的刃口轮廓全部磨 出。
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在夹具上用精密平口钳夹持一个尺寸为100mm的量块组， 并校正到水平位置，如图3.32(a)所示。用百分表测量量块A面， 记下读数。将主轴回转180°，测 量量块B面，与A面读数比较，利用万能 夹具十字滑板调整量块位置，使A、B面 对称于夹具主轴的回转轴线。再按图(c) 调整量块支承座的位置。 (五)成形磨削工艺的换算 当使用万能夹具进行成型磨削时，由于 模具零件的设计图样上给出的尺寸是按设 计基准标注的，成型磨削过程中所选定的 工艺基准往往与设计基准不一致，因此在 进行磨削之前，需要根据零件的设计尺寸 换算出所需的工艺尺寸，并按计算结果绘 制成型磨削工序图，以便进行加工和测量。
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2、用精密平口钳装夹工件 利用精密平口钳端部 (或侧面)上的螺孔，用螺钉和垫柱将精密平口钳拉紧 在夹具的转盘上，如图3.30所示，再用平口钳夹持工 件。这种装夹方法，操作简单、方便，但一次装夹只 能磨出工件上的部分表面。
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3、用电磁台装夹工件 利用小型电磁台端部(或 侧面)上的螺孔，用螺钉和垫柱将其拉紧在转盘上， 如图3.31所示，用电磁力吸住工件。这种方法，装 夹迅速、方便。但工件必须以平面定位，一次装夹 也只能磨削工件上的部分表面。
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2、双顶尖装夹法 当工件上没有圆柱孔，不具备作出穿心轴 的工艺孔的条件时，可采用双顶尖装夹工件，如图3.23所示。 夹具上除前后顶尖外，还装有一个副顶尖，与此相对应，凸模 上除两端的主顶尖孔外还有一个副顶尖孔，主顶尖孔用来将工 件正确定位。副顶尖孔连同副顶尖用来拨动工件回转。副顶尖 成弯曲状，可以在叉形滑板的槽内上下移动，用螺母3调节其 伸出的长短并锁紧。因此它有较大的适应范围。采用双顶尖装 夹工件，要求各顶尖 与顶尖孔配合良好， 不能有轴向窜动；要 防止主顶尖孔与顶尖 配合过松，副顶尖对 工件的轴向推力过大， 使工件产生歪斜，影 响加工精度，如 图3.24所示。
均处于直径为D的圆周上，并将所在圆周四等分。
磨削时，如果工件回转角度的精度要求不高，则转角可直 接由分度盘外圆面上的刻度和读数指示器10读出(见图3.20)。
精度可达到3′。若回转角的精度要求较高，可在量块垫板14
和正弦圆柱12之间垫入适当尺寸的量块进行控制。精度可达 10″~30″。
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例如，工件需要回转的角度为α，转动前正弦分度盘的位置如图 3.21(a)所示，转过角度α后正弦分度盘的位置如图3.21(b)、(c) 所示。为控制转角垫入的量块尺寸按下式计算： h1=h- D sinα-d/2 或 h2=h+ D sinα-d/2 2 2 在图3.21(a)所示的情况下，如果α=0，则 h0=h-d/2 式中：h1、h2——控制工件回转角需要垫入的量块尺寸； h——夹具主轴中心至量块支承面的距离； D——正弦圆柱中心所在圆的直径； α——工件转过的角度；d——正弦圆柱的直径。
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工件在正弦分中夹具上的装夹方法有两种。 1、心轴装夹法 如果是带圆柱孔的工件，且孔的轴线正好与 被磨削圆弧面的轴线重合，可在该孔中插入心轴，利用心轴两端 的顶尖孔定位，将工件支承在正弦分中夹具的两顶尖之间进行磨 削，如图3.22所示。夹具主轴回转时，通过鸡心夹头5和拨盘带 动工件一起转动。若工件上没有圆柱孔，在技术要求允许的情况 下，也可在工件上作出穿心轴用的工艺孔。
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②磨平面1、2，调整平面1到水平位置，磨削该平面到要求尺寸， 如图3.27(b)所示。检查平面尺寸的量块为(50+16.988)mm。 将工件回转180°，磨削平面2到要求尺寸，其操作过程与平面1 相同。 ③ 磨削斜面3和4。将工件回转40°，使斜面3处于水平位置， 如图3.27(c)所示。磨削斜面3到尺寸，在砂轮横向进给到距圆弧 与斜面的切点1mm~2mm处停止进给，以免切入凹圆弧。控制工件 回转角度的 量块尺寸为： D h1=h- 2 sin40°-d/2 设分中夹具的h=70mm， D 2 =50mm，d=20mm 代入上式得： h1=27.86mm 检测斜面3的量块尺 寸为h／=50mm。
③各平面对所选定坐标轴的倾斜角度； ④某些圆弧面的圆心角；(当磨圆弧时，工件可自由回转而 不致于碰伤其它表面的，不必计算圆心角) 为了提高计算的精确度，在计算过程中，三角函数及一般 数值计算应精确到小数点后六位，运算的最终结果精确到小数 点后二位或三位。 举例 图3.33所示为凸模零件图，用万能夹具进行刃口轮 廓的磨削加工。其步骤如下。 ①工艺尺寸换算 a.确定并计算工艺中心和工 艺坐标 图3.33所示工件上所有 的圆弧都可用回转法磨削，因此 需要计算工件的所有回转中心的 坐标O1、O2、O3。为了计算中心坐 标，首先建立图3.34所示的XOY直 50 角坐标系。
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成型磨削的工艺尺寸换算，应按照加工中调整和测 量的需要确定。加工中为了进行磨削和测量，工件需 要绕着某些回转中心转动。工件绕着转动的回转中心 称为成型磨削的工艺中心。一般情况下工件上有几段 用回转法磨削的圆弧，就有几个工艺中心(同心圆弧 例外)。
对那些半径很小不适宜用回转法磨削的圆弧面，常 采用成型砂轮进行磨削，它们的圆心不作为工艺中心。
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万能夹具能磨削刃口由直线和凸、凹圆弧组成的形状复杂的 凹模。磨削平面时可利用夹具将被加工表面调整到水平(或垂直) 位置，用砂轮的圆周(或端面)进行磨削； 磨削圆弧时可以利用十字滑板将圆弧的圆 心调整到夹具主轴的回转轴线上，用回转 法进行磨削。 万能夹具中心高度用测量调整器来测 量，如图3.32所示。测量调整器的使用方 法是利用测量平台基面至夹具中心的固定 距离(该距离在测量平台位置不变时为定 值50mm)，根据工件被测表面位于夹具中 心的上方或下方，来增减被测尺寸的量块 值，并用百分表对工件磨削面与量块面比 较，直至读数相等。
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(四)万能夹具 万能夹具是成型磨床的主要部件，也可在平面磨 床或万能工具磨床上使用。 万能夹具的结构如图3.28所示。它由十字滑板、 回转部分、分度装置和工件的装夹部分组成。
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十字滑板由固定在主轴5上的滑板座4、中滑板11和小滑板2 组成。转动丝杆3能使中滑板11沿滑板4上的导轨上下移动。转 动丝杆10能使小滑板2沿中滑板11上的导轨移动。两个移动方向 互相垂直，用以将安装在转盘上的工件调整到适当位置。 回转部分由蜗杆(图中未画出)及蜗轮6和主轴5组成。用手 轮12转动蜗杆，通过蜗轮6带动主轴、分度盘8、十字滑板和工 件一起转动。 分度装置用来控制工件的回转角度，由分度盘8来实现。分 度盘的结构原理与正弦分中夹具的分度盘完全相同，对回转角 度精度要求不高的工件，其转角大小直接由分度盘圆柱面上的 刻度和游标7读出，精度为3′。对回转角度精度要求高的工件， 其转角大小由量块控制。精度为10″~ 30″ 。 万能夹具比正弦分中夹具更为完善，它能使工件回转，并通 过十字滑板调整工件的回转中心，因此能磨削不同轴线的圆弧 面。
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当工件上被测量表面的位置高于夹具回转中心线h'(若被测 量表面为凸圆弧面，则h'为圆弧半径)时，只要在量块支承面上 放置尺寸为(50+ h')的量块，用百分表检测量块上平面与被测 量表面的等高性，当两者读数相同时，表明工件已加工到所要 求的尺寸。若被测量表面低于夹具的回转中心h'，则量块支承 面上放置的量块尺寸为(50-h')。测量方法与上述相同。若被测 表面是凹圆弧面，则测量圆弧的最低点。 例3 图3.26所示凸模，在平面磨床 上用正弦分中夹具磨削刃口的轮廓形状。 各面所留磨削余量为0.15mm~0.2mm。 磨削过程如下： ①将正弦分中夹具置于机床的工作台 上校正。装夹工件，检查各面是否有足 够的磨削余量，检查方法如图3.27(a) 所示。
第8讲 成形磨削 （正弦分中夹具、万能夹具 ）
教学目标：掌握正弦分中夹具的装夹方法和磨削工 艺；掌握万能夹具的装夹方法和磨削工艺 。 知识点：正弦分中夹具的适用范围；万能夹具的组 成及适用范围；磨削工艺计算。 (三)正弦分中夹具 正弦分中夹具主要用来磨凸模上同一轴线的不同 圆弧面、等分槽及平面。 夹具结构如图3.20所示。
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⑥磨削R2mm圆弧面。R2mm的圆弧面用成型砂轮磨削。为此，应 将砂轮两侧修整出R2mm的凸圆弧，如图3.27(f)、(g)所示。将 工件回转140°使斜面3(或4)处于水平位置。调整机床使砂轮 圆周和斜面微微接触，如图3.27(f)所示。再将工件逆时针转 过一适当角度，砂轮横向进给(或手动)使其侧面与R15mm的圆 弧面微微接触，如图3.27(g)所示。顺时针回转工件，磨凹圆 弧到砂轮圆周与斜面微微接触为止。用同样的方法磨出另一个 R2mm圆弧面。 在磨削过程中，检 测被磨削表面尺寸的量 块，均按被磨削表面的 平均尺寸计算。从以上 磨削实例来看，用正弦 分中夹具配合成型砂轮， 也可以磨出某些带凹圆 弧的成型表面。
采用回转法磨削圆弧面时，为了把磨削圆弧的工艺中 心调整到夹具主轴的回转轴线上，就需要计算出各工 艺中心的坐标。同时在回转磨削过程中，为了不使砂 轮超越被磨削的圆弧长度而切入相邻表面，还要计算 出被磨削圆弧的圆心角，以便在磨削时控制工件的回 转角度。 19
采用回转法磨削圆弧面时，为了把磨削圆弧的工艺 中心调整到夹具主轴的回转轴线上，就需要计算出 各工艺中心的坐标。同时在回转磨削过程中，为了 不使砂轮超越被磨削的圆弧长度而切入相邻表面， 还要计算出被磨削圆弧的圆心角，以便在磨削时控 制工件的回转角度。 磨削平面时，为了将被磨削的平面转到水平(或 垂直)位置进行磨削，需要知道这些平面对坐标轴的 倾斜角度。为了对被磨削平面进行测量，还应计算 出被磨削平面与工艺中心之间的距离。 总之，用万能夹具进行成型磨削，按工艺要求 应进行下列计算： ①各工艺中心的坐标尺寸； 20 ② 各平面至对应工艺中心的垂直距离；
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使用正弦分中夹具进行成型磨削，被磨削表面的尺寸以夹具 中心线为基准，用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。 为了能对高于或低于夹具回转中心线的表面都能进行测量，一 般将量块支承面的位置调整到低于夹具回转中心线50mm处。为 此，在夹具两顶尖间装一根直径为d 的标准圆柱，如图3.25所 示。在测量调整器的量块支承面上放置尺寸为(50+d/2)的量块 后，调整量块座的位置，并用百分表进行测量。使量块上平面 与标准圆柱面的最高点等高后，将量块座固定。