[发明专利]两端面面积不等环状零件的高精度双面磨削方法及磨床

说明书

技术领域

本发明涉及一种双端面零件的加工方法和加工设备，具体涉及一种对轴承环、摩擦片、阀片及垫圈等两端面面积不等的环状金属零件进行高精度双面磨削加工的方法及磨床。

背景技术

如图1-2所示的双端面环状金属零件，被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机等行业的各种机械机构，如汽车变速箱、发动机中的垫片、内燃机中的活塞环等。这类零件为圆盘形或环形，特点是材质一般为20Cr或20#钢，零件厚度为5-10mm，圆盘形或环形件的外径尺寸在50-80mm之间，环形件的孔为圆孔或矩齿及花键齿，其端面特征为两端面表面积不等，大端为整面或开有不同形状和数量的储油槽，小端面一般有斜台，需要车削加工成型。此类零件在功能上一般起到定位或调整作用，因而对厚度和尺寸精度的要求高，尤其是对端面平面度、平行度、粗糙度要求极高；产品使用功能和材料选用决定了零件需经碳氮共渗淬火处理，热处理后的工序应保持硬度层的均匀性，热处理的技术要求为碳氮共渗，有效硬化层深(HV1550)0.3-0.5，表面硬度HV10≥650。

精磨削工序一般作为此类零件生产的最后工序，常见的磨削方法有：

1.采用卧轴双端面磨床磨削。此方法磨削厚度到设计要求尺寸时，常会出现零件的大端面未能全部磨出，平面度达不到要求，两端面磨削的余量不等，硬度层的均匀性保证不了。

2.采用杭州机床厂型号为M7160×16/HZ的卧轴矩台平面磨床(下文均简称为M7160平面磨床)磨削。此方法需反复翻面磨削，平面度仅能达到0.04mm，尚需钳工进行手工校正才能达到0.03mm的要求，因而效率极低，每8小时一班仅能磨削200余件。

3.采用立轴圆台平面磨床与M7160平面磨床配合磨削。此方法先用立轴圆台平面磨床对零件两个端面分别进行粗磨，每面预留0.04的精磨量，再用M7160平面磨床对零件两个端面分别进行精磨(仍需钳工校正平面度)，每8小时一班可磨削400余件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对两端面面积不等环状零件在厚度、粗糙度、平面度、平行度等方面的高精度要求，以及采用常用磨削方法难以满足要求、加工效率低下的现状，提出一种两端面面积不等环状零件的高精度双面磨削方法及磨床，可完全达到或超过产品厚度、粗糙度、平面度、平行度等要求，同时极大地提高生产效率，能够广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机等此类零配件的生产。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

两端面积不等环状零件的高精度双面磨削方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)设备准备：采用卧轴双端面磨床；

2)设备改造：在卧轴双端面磨床辅助磨削系统的控制电路中添加一个电机转速调频器，使卧轴双端面磨床的辅助磨削系统的辅助砂轮转速能够根据需要进行无极调速；

3)导轨选择：根据环状零件毛坯件的厚度，选择上、下专用的导轨，所选导轨的厚度小于环状零件毛坯件厚度约1～2.5mm；

4)导轨装调：调整上、下导轨，使其工作面对称中心约高于辅助砂轮中心1mm，同时调整上、下导轨工作面间垂直距离使其大于环状零件毛坯件外径约2mm；

5)开启磨床冷却系统：开启卧轴双端面磨床的冷却系统，需保证流量适中；

6)启动基准砂轮及辅助砂轮：设定基准砂轮及辅助砂轮的转速均为760r/min，并启动；

7)修整基准砂轮和辅助砂轮：同时修整基准砂轮和辅助砂轮若干次，直到砂轮湍面修平为止；

8)关闭冷却系统：关闭卧轴双端面磨床的冷却系统；

9)调整基准砂轮工作面与进口导板端面的位置：调整基准砂轮的工作面，使其与进口导板端面的距离为0.03～0.06mm；

10)调整辅助砂轮与基准砂轮的夹角：当主要控制环状零件毛坯件的厚度公差和/或粗糙度时，调整辅助砂轮使其与基准砂轮的夹角调整为：环状零件毛坯件进口大、出口小，差值为工件磨削量的2/3；当主要控制环状零件毛坯件的平面度和/或平行度时，调整辅助砂轮使其与基准砂轮的夹角调整为：环状零件毛坯件进口小、出口大，差值为0.05；

11)调整基准和辅助砂轮的进、出口间隙：根据环状零件毛坯件的厚度来调整辅助砂轮，使小端处进、出口间隙为环状零件毛坯件的厚度；

12)开启磨床冷却系统：开启卧轴双端面磨床的冷却系统至最大；

13)计算变频数：根据两端面面积不等环状零件的两端面积比，计算辅助磨削系统的变频数，经试用，不理想则作适当调整；每种零件调试好后作记录，以便调用；