球面磨削方式和球面磨削機床探討.doc

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1、球面磨削方式和球面磨削機床探討隨著社會的發(fā)展，石油、化工、鋼鐵、煤粉和天然氣輸送、核電站等行業(yè)對高精度、硬球而、硬密封球閥的需求越來越大，對球閥行業(yè)和球閥維修行業(yè)提出了越來越高的要求。這類球閥其球面為硬質合金噴焊或者超聲波合金焊接隨著社會的發(fā)展，石油、化工、鋼鐵、煤粉和天然氣輸送、核電站等行業(yè)對高精度、硬球面、硬密封球閥的需求越來越大，對球閥行業(yè)和球閥維修行業(yè)提出了越來越高的要求。這類球閥其球面為破質合金噴焊或者超聲波合金焊接，其破度達到63HRC左右，密封座面也為硬接觸，不再是橡膠接觸軟密封，其密封床力要求40MP

2、a,軟密封是遠遠達不到的。這類球閥的球面必須磨削加工，其圓度要求非常高，加之表面硬度極高，采用傳統(tǒng)的車削加研磨的加工方式，已經不能達到閥門的要求。H前國內該行業(yè)幾個大的球閥廠球面磨削這道工序大多是用進口機床在加T球閥球面。1砂盤磨削方式范成法磨削球而圖la為一臺進口機床，圖lb為其磨削原理。這種磨削方式的磨削原理為范成原理。磨頭為碗狀砂盤，多只砂條鑲嵌在砂盤上；碗狀砂盤扣蓋在待磨削的球面丄，每塊砂條都接觸待磨削的表面；磨削吋,砂盤繞磨頭主軸軸心線高速轉動，球體繞其工件心軸的軸心線低速轉動，隨著磨頭即砂盤的工進，最后范

3、成磨削出整個球而。這種磨削方式砂盤的口徑必須N待磨削的球面寬度，否則球面不能完全磨出。H前國內多家廠家也按照這個原理研制出來了此種形式的球面磨床。(a)立體圖(b)原理圖圖1進口機床及其原理圖其優(yōu)點為參與磨削的砂條多，生產率高。其缺陷是球的規(guī)格若有變化，砂盤就需要變化，所以一臺機床需要配備較多的砂盤，砂盤制造費用較高，故只適合大批量生產球形零件的場合，小批量生產時很不經濟而很少使用。2砂輪磨削方式展成法磨削球面H前國內有的廠家使用的是另一種簡便的磨球方法。其磨削原理見圖2。圖2展成法磨削球面原理這種磨削方式的磨削原理

4、為展成原理。其與球曲車床車削球面的原理一樣，磨具為平型砂輪，砂輪的外圓面與工件待磨削的表面接觸；磨削吋，砂輪繞其磨頭主軸軸心線高速旋轉，工件繞其心軸軸心線單方向低速轉動，同吋繞其另一?垂直的球心線來回往復的低速轉動，卅轉動到球而的一側時，受其控制機構控制，又轉回到另一側，周而復始地來回水平轉動并伴隨著磨頭即砂輪的工進，展成磨削出球面。其優(yōu)點：磨削不同規(guī)格的球體，不用更換砂輪，一?個規(guī)格的砂輪可以磨削任何規(guī)格尺寸的工件，磨具的投資省。其缺陷：參與磨削的砂輪與工件為線接觸,且只有一條線，所以磨削效率很低，不適合于球體的批

5、量化、規(guī)?；a，僅僅適合于球閥的修配行業(yè)。3一種新型的球面磨削方式組合法磨削其磨削原理見圖3。圖3組合法磨削原理這種方法為前面兩種方法的有機組合，結合了兩者的優(yōu)點，摒棄了兩者的缺陷，主要創(chuàng)新點在于：磨具為碗狀砂盤，砂盤上安裝有多塊砂條，各砂條與磨削面都接觸；這個砂盤的有效磨削口徑三球形工件的球面寬度；工作時，砂盤繞其軸心線即X軸高速轉動；球形工件繞其水平球心線即Y軸低速轉動；當球形工件的磨削球面寬度＞砂盤的磨削口徑n寸，球形工件將圍繞著垂直球心線即z軸左右往復轉動。當砂盤處于球面的一側時，機床的控制機構控制球形工件

6、即向另一側水平轉動，轉到球體的另一側再轉回，周而復始地來回水平轉動并伴隨著砂盤的工進，即可磨削出標準的球面。1■心軸;2■工件;3■砂盤;4■砂條圖4組合法不同磨削直徑的不同參照圖4,簡耍說明不同磨削直徑時的磨削關系。當球形工件2的球面寬度大于砂盤3的有效磨削直徑時，球形工件2繞機床Z軸往復轉動的旋轉角度等于球形工件的待磨削角度卩減去砂盤包角a,即球形工件旋轉角度=p-ao當工件2的球面寬度等于砂盤3的有效磨削直徑（即卩=（x）時，球形工件不再圍繞著機床Z軸旋轉，直接采用范成法原理就能加工出所需要的球形。這種磨削方式

7、的機床如圖5所示：砂盤安裝在磨頭正前方，磨削時，受磨頭電動機帶動，高速地繞X軸轉動，各砂條與球體均勻接觸，對球體實施磨削加I;磨頭安裝在機床床身滑鞍上，滑鞍受伺服電動機一滾珠絲杠驅動，帶動磨頭沿X軸向快進和工進；頭、尾架安裝在工作臺上，工作臺下有一縱向驅動機構,可驅動工作臺沿Y向左右移動，安裝王件吋用以移動工件使其球心與磨頭主軸軸心延長線重合，調整好球心位置后，工作臺丄的固定機構將移動部件固定；頭架上的電機與減速裝置驅動心軸及工件繞Y軸低速轉動；工作臺下有-?轉臺機構，可帶動工作臺和頭、尾架以及工件一起繞Z軸往復轉動

8、。整機由數(shù)控裝置驅動，為數(shù)控三軸兩聯(lián)動，砂盤的X軸進給和工件繞Z軸的轉動需要聯(lián)動；安裝工件吋工作臺沿Y軸的移動因為移動要求高，也需要數(shù)控。這種磨削方式的特點：參與磨削的砂條多，生產率高；磨削不同規(guī)格的球體,不用更換砂輪，一種規(guī)格的砂盤可以磨削多種規(guī)格尺寸的工件，通用性好。在安裝球形工件時，水平移動工作臺使工件的球心與磨頭軸心線重合，磨削吋范成原