[发明专利]大长径比弱刚性磨杆磨削圆环端面的加工方法

说明书

本发明公开了大长径比弱刚性磨杆磨削圆环端面的加工方法，将圆环端面加工分为底孔圆环端面处同轴孔的磨削加工、同轴孔孔壁去除加工及底孔圆环端面光整加工三步。在同轴孔加工过程中，通过测针测量同轴孔孔底与工件左端面间的距离Z₄‑Z₃，与工件图纸上底孔圆环端面与工件左端面间的公称尺寸L做差，当L‑Z₄+Z₃≤30μm时，进行同轴孔孔壁去除加工，最后进行底孔圆环端面光整加工，并通过测针测量底孔圆环端面与工件左端面间的距离直至达到图纸尺寸公差要求，完成磨削加工。本发明所述方法避免了传统工件自旋转磨削加工方法中，由于轴向和径向磨削力作用引起的磨杆振颤失稳导致的砂轮磨粒快速脱落或局部破碎的问题，提高了加工效率和砂轮的使用寿命，降低了废品率，且易于实现自动化。

技术领域

本发明属于内孔圆环端面精密磨削加工领域，涉及大长径比弱刚性磨杆磨削圆环端面的加工方法。

背景技术

大深径比零件广泛应用于火箭发动机筒体、起重器械作动器、飞机起落架等领域。作动筒是飞机起落架的核心部件，其加工精度直接影响着起落架的使用性能及安全，飞机起落架作动筒内表面精密加工包括内孔，过度圆弧，底孔圆环端面等特征，底孔圆环端面作为作动筒的关键尺寸之一，需要严格保证底孔圆环端面的壁厚、平面度及表面粗糙度，从而保障飞机起落架的高可靠性和高质量的使用性能。

目前，该类大深径比零件内孔主要在普通深孔内圆磨床上进行精密磨削，其底孔圆环端面加工时，通过控制机床X轴工作台移动，使砂轮轴线与工件回转轴线间产生一定偏心量，然后控制机床Z轴工作台进给运动，采用工件自旋转加工方法进行磨削加工，该方法在普通内孔圆环端面磨削加工中，由于磨削所用磨杆刚性好，磨削系统稳定性高，可以很好的实现零件端面磨削加工，且加工后零件底孔圆环端面的质量好。然而，对于作动筒类零件，因具有孔径小(＜100mm)、深径比大(深径比超过12:1)，且非通孔结构等特点，底孔圆环端面磨削加工所用磨杆细长，刚性差，采用工件自旋转方法进行该类零件底孔圆环端面磨削时，由于砂轮轴线与工件回转轴线之间存在一定偏心量，自旋转磨削时，砂轮部分圆周与工件接触参与磨削加工，砂轮和磨杆受沿轴线方向的法向力和沿圆周方向的切向力共同作用，砂轮一侧圆周上的切向力使磨杆发生扭转变形，沿磨杆轴向的法向力使磨杆受压发生弯曲变形，同时，砂轮相对被加工底孔圆环端面发生偏转，导致砂轮端面与被加工底孔圆环端面之间形成一定的夹角，造成加工过程中砂轮端面与零件底孔圆环端面内孔口接触不平稳，圆环端面内孔口的棱边切入砂轮，产生较大的瞬时切削力，导致磨杆突然振颤失稳，导致砂轮磨粒快速脱落或局部破碎。当砂轮端面磨粒脱落或破碎后，砂轮由于外形尺寸丢失，导致砂轮与工件分离，随着Z轴方向的进给，这种不稳定的磨削现象周而复始的发生，直至加工过程结束。这种不稳定的加工过程严重影响了零件的加工精度和表面质量，且由于磨削时砂轮的这种非正常磨损或脱粒，造成砂轮损耗严重，更为重要的是这种不稳定的加工过程极易造成磨杆或机床损坏，严重影响生产安全，加工过程对操作者技术要求过高，且心理压力极大，劳动强度高。为缓解上述底孔圆环端面磨削加工中出现的问题，其中有效的技术方案是尽可能的降低Z轴方向的进给速度，从而严格控制底孔圆环端面磨削时的轴向力和沿圆周方向的切向力，降低磨削力对砂轮及磨杆的作用，但是由于Z轴方向进给速度降低，极大的制约了零件的加工效率，增加了零件的加工成本。

为满足该类大深径比复杂内腔零件对底孔圆环端面精密高效的加工需求，急需发明或开发一种新的大长径比弱刚性磨杆磨削圆环端面的加工工艺，实现该类大深径比内孔圆环端面的精密高效加工，降低其加工过程对操作者技术能力的依赖，保障该类关键零部件加工质量的可靠性和稳定性，降低零件加工的报废率，提高加工经济性，实现该类航空关键零部件的高质高效自动化加工，为航空航天用关键零部件的精密加工提供技术保障。

发明内容

本发明针对以上提出的加工效率低、砂轮磨损严重、系统稳定性差及易出现安全事故的问题，研究发明了大长径比弱刚性磨杆磨削圆环端面的加工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：