王晨洋 柴光榮

陜西省機(jī)械研究院 陜西省咸陽(yáng)市 712000

球籠保持架是小轎車等速萬(wàn)向節(jié)關(guān)鍵零件之一，其保持架的窗口磨削技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)被德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷，國(guó)內(nèi)加工設(shè)備大部分依賴進(jìn)口，為填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，我們?cè)诠ぞ吣ゴ驳幕A(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了磨削保持架窗口的數(shù)控球籠窗口磨床，并對(duì)磨削工藝進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)反復(fù)工藝試驗(yàn)，總結(jié)出磨削的有效方法，磨削精度達(dá)到了球籠保持架零件圖紙技術(shù)要求，現(xiàn)將磨削工藝介紹如下：

圖1為等速萬(wàn)向節(jié)球籠保持架零件圖，六個(gè)窗口寬度尺寸15±0.01mm， 磨削有效弦長(zhǎng)6mm，粗糙度Ra0.8μm。每個(gè)窗口到基面A的尺寸為8±0.01mm。該零件材料為45號(hào)鋼，磨削前經(jīng)過(guò)淬火處理，硬度為HRC55。

圖1 后視鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1 機(jī)床工作原理

圖2為數(shù)控球籠保持架窗口磨床機(jī)床坐標(biāo)示意圖，機(jī)床采用FANUC 數(shù)控系統(tǒng)控制，有三個(gè)數(shù)控軸。

X軸：工作臺(tái)縱向進(jìn)給軸，控制窗口寬度尺寸，脈沖當(dāng)量0.001mm；

Y軸：砂輪軸橫向進(jìn)給軸，控制砂輪軸進(jìn)刀、退刀，脈沖當(dāng)量0.01 mm；

A軸：工件回轉(zhuǎn)軸，控制零件窗口分度及圓周進(jìn)給，脈沖當(dāng)量0.01°。

圖2 機(jī)床坐標(biāo)示意圖

2 磨削工藝參數(shù)

（1）選擇直徑 12的CBN砂輪，采用60000r/min 的高頻電主軸，其磨削線速度達(dá)到38m/s。

（2）窗口單邊磨量0.2mm。

（3）采用高壓冷卻砂輪，以便及時(shí)沖洗砂輪上磨屑，壓力為1.2Mpa。

3 磨削工藝

3.1 工件定位

以φ48±0.05內(nèi)孔及端面A定位，圓周以工件大方孔定位，限制工件六個(gè)自由度。

3.2 磨削方法

為保證磨削精度，降低表面粗糙度，提高砂輪壽命，采用A軸與Y軸插補(bǔ)磨削，即A軸擺動(dòng)的同時(shí)Y軸沿軸向進(jìn)給。

3.3 工作過(guò)程

（1）X軸定位，保證磨削窗口到基面A的尺寸為8±0.01mm；

（2）Y軸快速接近工件；

（3）A軸與Y軸插補(bǔ)磨削一個(gè)窗口的左側(cè)面；

（4）Y軸快速退出；

（5）A軸分度，磨削第二窗口左側(cè)面，依次磨削六個(gè)窗口的同一側(cè)面；

（6）X軸定位（移動(dòng)窗口寬度減砂輪直徑），重復(fù)以上過(guò)程，依次磨削六個(gè)窗口的右側(cè)面，以保證窗口寬度15±0.01mm。

磨削加工程序如下：（程序格式按FANUC數(shù)控系統(tǒng)操作說(shuō)明書編制）

O1234； (主程序名)

N10 M03 S60000；（主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速60000r/min）

N20 G90 G54 G00 X0 Y0 A-6.63 M08；（開(kāi)冷卻，X軸定位保證磨削窗口到

基面A的尺寸為8±0.01mm；Y軸定位到砂輪端面與工件最大外

徑1mm處；A軸定位到磨削面上側(cè)位置，保證磨削有效弦長(zhǎng)6mm）

N30 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第1個(gè)窗口左側(cè)）

N40 G00 Y9； （Y軸快速回退）

N50 A60； （A軸分度）

N60 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第2個(gè)窗口左側(cè)）

N70 G00 Y9；

N80 A60；

N90 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第3個(gè)窗口左側(cè)）

N100 G00 Y9；

N110 A60；

N120 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第4個(gè)窗口左側(cè)）

N130 G00 Y9；

N140 A60；

N150 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第5個(gè)窗口左側(cè)）

N160 G00 Y9；

N170 A60；

N180 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第6個(gè)窗口左側(cè)）

N190 G00 Y9；

N200 G01 X3 F500； （X軸移動(dòng)，保證窗口寬度15±0.01mm）

N210 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第1個(gè)窗口右側(cè)）

N220 G00 Y9；

N230 A60；

N240 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第2個(gè)窗口右側(cè)）

N250 G00 Y9；

N260 A60；

N270 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第3個(gè)窗口右側(cè)）

N280 G00 Y9；

N290 A60；

N300 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第4個(gè)窗口右側(cè)）

圖3 對(duì)刀圖

N310 G00 Y9；

N320 A60；

N330 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第5個(gè)窗口右側(cè)）

N340 G00 Y9；

N350 A60；

N360 M98 P0151235；（調(diào)用1235子程序，重復(fù)15次，磨削第6個(gè)窗口右側(cè)）

N370 G90 G00 Y10； （Y軸快速退刀至裝卸工件的安全位置）

N380 A0 M09； （A軸回到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，關(guān)冷卻）

N390 X0； （X軸回到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）

N400 M30； （程序結(jié)束）

O1235； （子程序名）

N10 G91 G01 Y-0.3 A13.26 F500；（Y軸與A軸插補(bǔ)磨削）

N20 Y-0.3 A-13.26； （Y軸與A軸插補(bǔ)磨削）

N30 M99； （子程序結(jié)束）

4 磨削加工

（1）對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系。

如圖3所示，X軸G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn)建立在砂輪磨削時(shí)，磨削的側(cè)面與A端面8±0.01的位置處；Y軸原點(diǎn)建立在砂輪端面與工件最大外徑1mm處；A軸原點(diǎn)建立在大方孔中心處。

（2）輸入程序并檢查程序的正確性；

（3）自動(dòng)加工。

5 結(jié)語(yǔ)

由以上實(shí)例分析，采用A軸與Y軸插補(bǔ)磨削，即A軸擺動(dòng)的同時(shí)Y軸沿軸向進(jìn)給，穩(wěn)定的達(dá)到了尺寸精度及表面粗糙度要求。該方法適應(yīng)范圍廣，對(duì)于不同規(guī)格的球籠保持架窗口，只是修改少部分加工程序，即可進(jìn)行磨削。目前國(guó)內(nèi)小轎車球籠保持架窗口大部分采用此工藝方法進(jìn)行磨削，該方法解決了國(guó)產(chǎn)設(shè)備加工小轎車球籠保持架窗口的技術(shù)難題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。