林國(guó)福，褚翠霞，馮占彪，李鵬

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 a.風(fēng)電軸承制造部；b. 031軸承廠，河南 洛陽(yáng) 471039)

1 旋輪結(jié)構(gòu)及加工方法選擇

某項(xiàng)目加工的旋輪外曲面為多個(gè)圓弧與直線段相切(圖1)，其圓跳動(dòng)要求為0.01 mm，曲面弧頂直徑相互差要求為0.02 mm(一組3件)，表面粗糙度Ra要求達(dá)到0.8 μm。旋輪的外曲面車削、銑削加工無(wú)法達(dá)到產(chǎn)品精度的要求，選擇采用磨削加工；由于受支承的限制，旋輪無(wú)法在臥式磨床上加工，選用數(shù)控立磨機(jī)MG2100，其磨削直徑最小為Φ250 mm，最大直徑為Φ1 000 mm。

曲面磨削一般有切入成形法、范成成形法和擺頭成形法3種[1]。切入成形法是使用形狀與待加工產(chǎn)品的表面形狀一致的砂輪進(jìn)行磨削的方法；范成成形法是砂輪軸與工件軸相垂直，使用碗形砂輪的端面與待加工曲面接觸進(jìn)行磨削成形；擺頭成形法是砂輪和工件相對(duì)擺動(dòng)進(jìn)行磨削成形。由于范成成形法和擺頭成形法只能磨削單一圓弧曲面，因此選擇切入成形法磨削旋輪。切入成形磨削旋輪時(shí)，首先需利用圓弧金剛滾輪將砂輪修整為旋輪待磨削曲面的形狀，砂輪的寬度必須大于旋輪的寬度，以保證砂輪的剛度，然后將砂輪靠近旋輪外表面進(jìn)行磨削。

圖1 旋輪外曲面形狀

2 旋輪外曲面磨削

2.1 修整砂輪

受時(shí)間、成本等因素的限制，定制專用的磨削砂輪不經(jīng)濟(jì)，采取將砂輪修整成與旋輪一致的形狀。首先將一個(gè)外徑為Φ350 mm，高度為155 mm的砂輪用普通臥式車床車削至與旋輪輪廓大致一致的形狀(圖2b)，然后用砂輪夾裝夾砂輪，在數(shù)控立磨機(jī)上通過(guò)編程將砂輪面修整成為旋輪待磨削面的形狀(圖2c)。修整器為金剛滾輪，修整過(guò)程中磨頭的位移使砂輪素線形成曲線(圖3)。選用圓盤金剛滾輪的圓弧為R4，修整砂輪編制的程序?yàn)椋?/p>

……

N020 G91 G01 X=R1490

(R1490為參數(shù)號(hào)，系統(tǒng)為SINUMERIK 840D)

N030 G64 Z=-14 F500

N040 G03 X=7.66 Z=-3.57 CR=6 F400

(修整R10的圓弧)

N050 G01 X=10.925 Z=-17.15 F500

(修整40°斜坡)

N060 G03 X=3 Z=-34.28 CR=26 F400

(修整R30的圓弧)

N070 G01 X=-34.815 Z=-55 F500

(修整30°斜坡)

N080 G03 X=-17.32 Z=-10 CR=16 F400

(修整R20的圓弧)

N090 G01 Z=-17 F1500

N0100 X=-10 F1000

……

圖2 砂輪修整流程圖

圖3 修整成形砂輪

加工程序中使用G91增量坐標(biāo)編程[2]，直接將金剛滾輪R4的補(bǔ)償寫在程序中，保證磨頭砂輪和金剛滾輪接觸形成的軌跡與旋輪外曲面的形狀一致；G64為過(guò)渡補(bǔ)償[2]，使圓弧和直線的過(guò)渡更為圓滑自然。

2.2 磨削旋輪

砂輪修整合格后，將旋輪裝夾在機(jī)床上，找正、上磁，調(diào)整砂輪的z軸位置，保證砂輪的兩直線段與旋輪的兩直線段均能接觸，磨削旋輪實(shí)物如圖4所示。由于旋輪的寬度大，切入成形磨削的切削抗力較大，因此每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量應(yīng)小于0.001 mm，以避免砂輪碎裂，保證旋輪外曲面的表面粗糙度。

圖4 旋輪磨削實(shí)物圖

3 加工效果

采用數(shù)控立磨切入成形法磨削旋輪，對(duì)旋輪頂弧半徑R為30 mm的一組(3件)旋輪進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，結(jié)果見表1。

表1 旋輪的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)

利用同樣的磨削方法加工其他4組旋輪(頂弧半徑分別為24，18，13和10 mm)，其精度均達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。該加工方法智能化高，操作方便，而且加工精度高，有較好的推廣價(jià)值。