[发明专利]一种非完整圆柱表面的精密加工方法

说明书

技术领域：本发明涉及在高精度工具磨床上解决具有高精度尺寸、形状、位置精度要求的非完整圆柱表面的精密加工方法。

背景技术：非完整圆柱表面是精密偶件中常见的一种表面形式，通过表面之间的相互配合起到准确传递运动的作用，其加工质量和加工效率将直接影响与之配套的相关产品的质量。为便于生产制造，非完整圆柱精密偶件一般采用的是分体式结构，即将非完整圆柱表面分解成为易于生产加工的简单圆柱表面和平面组成的个体部分，再靠轴销螺纹等方式连接成为完整的零件。但这种分体方式受连接强度、刚度及运动过程中所受切向力的影响，难以保证产品质量及性能的稳定性，所以现在非完整圆柱精密偶件的结构形式渐趋向于整体式结构。

对于整体式的非完整圆柱表面精密偶件，采用通常加工圆形零件的加工方法不适合。目前是利用数控坐标磨(圆弧插补运动)加之钳工手工修配完成。由于在加工过程中，坐标磨的砂轮轴平行于零件轴线作往复运动磨削，限于零件结构尺寸要求，砂轮轴细而长，零件的非完整圆弧配合面的精度和形位公差不能直接达到图纸要求，且由于非完整圆柱表面上的圆柱面突变位置受砂轮直径的影响，无法进行磨削，只能依靠后续的手工修配到图纸要求。

发明内容：本发明的目的是提供一种无需手工修配的非完整圆柱表面的精密加工方法。本发明的技术解决方案是，根据被加工零件的精度要求，将被加工零件的圆周长均匀分割成若干个圆弧段，依据弧长确定电机的间隙转角；电机以间隙转角匀速不间断转动；参照被加工零件的外形修整工具轮的外圆面，在电机间隙每转动一个角度后，工具轮做相应往复直线运动。本方案是基于数学的展成原理和机械的复合运动技术共同完成非完整圆柱表面的加工。即将非完整圆柱表面分割成多个圆弧段，同时依据圆弧段对应的圆心角度旋转电机的角度并进行机械磨削，在一次定位装夹中完成非完整圆柱表面的最终加工，无需后续加工和手工修配，减少了重复定位误差和人为影响因素，使被加工零件表面在整体加工时的尺寸、形状、位置精度得到充分的提高，易于保证零件加工精度，简化了加工过程，同时也大大地提高了加工效率，相之于坐标磨床加工方法，本方案定位简单可靠，装夹精度高，操作过程简单易行，加工效率可提高30％～50％左右。该方法解决了非完整圆柱表面精加工难题，便于实现批量的生产。

附图说明：

图1为本发明加工方法原理示意图；

图2为本发明实施例零件形状示意图。

具体实施方式

下面参照说明书附图说明本发明的方案及其目的是怎样实现的。

我们知道任何圆弧线段可以由数个等长的直线段首尾相接构成的多边形状逼近其形状，当直线段的数量足够多，长度足够小时，可以认为等边多边形与圆弧无限接近而重合，本发明就是利用这个原理，再加上复合运动，共同完成非完整圆柱表面的加工。

根据被加工零件1的精度要求，将被加工零件1的圆周长均匀分割成若干个圆弧段N，依据每个圆弧段的弧长L确定电机2的间隙转角θ；(其中，γ为被加工零件加工圆弧对应的角度)，电机2以间隙转角θ匀速不间断转动；参照被加工零件1的外形修整工具轮4的外圆面，在电机2间隙每转动一个角度θ后，工具轮4做相应往复直线运动。零件1在电机2带动下作间隙式匀速旋转运动3，形成沿圆周分布均匀的直线段，工具轮4作往复直线运动5沿轴线方向形成矩形平面，这两种运动结合起来，形成一个正多面体，当间歇旋转的角度越小，矩形平面距离圆弧的直线距离越小，也就越接近圆弧的外形。

这种工作方式在高精度工具磨床6上实现。由于零件的轴线和磨轮的轴线是相互垂直，可将磨轮形状修成接近零件外圆形状，利于表面精度的实现。具体过程：零件采用两个顶尖定位，通过安装在高精度工具磨床上电机实现的间歇式均匀旋转，与工具磨床磨轮的往复直线运动相结合，磨出形状尺寸公差符合图纸要求的非圆整圆柱轴。

实施例

加工一半径R1＝26的圆柱轴，其上有一与其同心的扇型块，要求加工的是角度(360°-γ＝360°-78°＝282°)范围内的Φ2R1＝52mm圆柱表面。这是一个典型的非完整圆柱表面。根据前面所述的加工原理，在保证图纸精度的前提下将需要加工的Φ2R1＝52圆柱表面均匀等分成若干份N＝564，得到每段弧长为L：

则可以算出该弧长对应的圆心角：

电机按角度θ＝0.5°带动做间歇式均匀旋转，再与磨轮的往复直线运动相结合，磨出形状尺寸公差符合图纸要求的非完整圆柱轴。

公式中可以看出，圆弧分得越多，θ值越小，则磨削N个表面组成的多面体越接近圆弧，当N值趋于无穷大时，可以加工出符合图纸要求的圆柱体。