金剛石球面鉸刀及球體珩磨器的製作方法

2023-04-24 09:40:06 1

專利名稱：金剛石球面鉸刀及球體珩磨器的製作方法
技術領域：
本實用新型所涉及的是機械加工中，對球面曲軸連杆機構的球面孔和球軸頸進行超精加工的成形刀具。
球面曲軸連杆機構，在轎車空調壓縮機和工業縫紉機中廣為應用。球面連杆的球面孔和球面曲軸的球軸頸相互配合，其平均配合間隙為0.004毫米，它們的尺寸精度和幾何精度均在0.003毫米範圍之內。現行的加工方法是用磨床分別對球面孔和球軸頸進行成型磨削，然後將兩者進行配研。配研的勞動強度大，耗費工時多，偶件無互換性。早期的液壓閥體閥孔與閥芯的精密配合也需配研，七十年代中期研製成功了可調節的金剛石圓柱形鉸刀，應用於液壓閥體閥孔的超精加工中，使加工孔的尺寸精度和幾何精度均在0.0025毫米範圍之內，因而使閥孔與閥芯具有互換性。(1)，(2)，(3)，金剛石鉸刀，是用電鍍方法，以鎳和鈷作為粘結劑，把人造金剛石磨粒包鑲在一定尺寸和幾何形狀的鉸刀基體上，再經過適當修磨而製成的刀具。它具有切削，擠壓珩磨和拋光作用，因此金剛石鉸孔也稱為金剛石珩磨技術。但是迄今為止，對於精密配合的球面孔和球軸頸，沒有適合的超精加工刀具。
本實用新型的目的是提供一套刀具，能夠分別對球面孔和球軸頸進行超精加工，從而使相配合的球面連杆球面孔和球面曲軸球軸頸具有互換性。本實用新型的技術方案是根據金剛石鉸刀耐磨損、加工的尺寸分散度小於0.002毫米的特點，設計一種可調節的金剛石球面鉸刀以及與之匹配的金剛石球體珩磨器。它們是分別用於球面孔和球軸頸超精加工的成形刀具。金剛石球面鉸刀由刀體及分離刀杆構成。刀體是一個高度為H，寬度為B的截球體，其上有交錯排列的縱向槽，使刀體具有彈性，以便通過叉動螺釘來調節其球面工作部位的尺寸。金剛石球體珩磨器相當於一個球面卡板，它有兩個平行的卡爪，在卡爪內側形成削邊形圓柱孔。在金剛石球面鉸刀和金剛石球體珩磨器的工作表面上均電鍍有一層人造金剛石磨粒。本方案採取四個技術措施解決了四個技術難題，使本實用新型能夠利用現有技術容易實施。第一個技術措施是，設計了金剛石球面鉸刀刀體的調節方法，它是用叉動螺釘來對球面刀體進行調節的，通過對刀體的調節來補償刀體的製造誤差，解決了刀體製造誤差大於被加工球面孔公差這一技術難題。第二個技術措施是，設計了金剛石球面鉸刀的快速分離刀杆。加工完後，刀杆與刀體快速分離，解決了刀體從已加工球面孔中退出這一技術難題。刀體從已加工球面孔中退出時，不改變已加工球面的完整性。不影響對已加工球面孔的準確測量。第三個技術措施是，針對球軸頸的超精加工需要，設計了一種卡板式的金剛石球體珩磨器，它的外型具有卡板形狀，卡爪內側形成削邊形圓柱孔，孔口帶有倒錐，在倒椎及圓柱孔表面電鍍一層人造金剛石磨粒。解決了球軸頸這類帶杆截球體一次通過式成形刀具的難題。第四個技術難題是，要保證被加工的球面孔與球軸頸平均配合間隙0.004毫米，則要求金剛石球體珩磨器的工作部分尺寸比金剛石球面鉸刀小0.004毫米，這用機械加工方法難於實現。用微米差匹配電鍍上砂技術很容易實現，這也就是本方案的第四個技術措施。微米差匹配電鍍上砂技術在本說明書最後部分詳細說明。
本實用新型把金剛石鉸刀超精加工圓柱形孔這一先進技術，推廣應用到了球面孔和球軸頸的超精加工中。用微米差匹配電鍍上砂技術，可方便地製造出與可調節的金剛石球面鉸刀具有微米差匹配的金剛石球體珩磨器，用它們對球面孔和球軸頸進行超精加工，可使球面孔與球軸頸具有互換性。
下面根據
本實用新型的形狀結構和工作原理。
附圖1是可調節的金剛石球面鉸刀的刀杆，它可與刀體快速結合和分離。刀杆裝夾在鑽床或珩磨機主軸上，工作時，下降工具機主軸，刀杆前端的軸肖A和撥肖C分別插入刀體的孔和槽中，起動工具機，帶動刀體旋轉。加工完後，關停工具機，主軸提升，刀杆立即與刀體分離。附圖2是金剛石球面鉸刀刀體的主視圖，附圖3是它的俯視圖，附圖4是附圖2的A向視圖，雙點劃線表示被加工件球面連杆的輪廓線。附圖2，附圖3和附圖4可幫助說明刀體的形狀結構和原理。刀體由刀體(1)和叉動調節螺釘(2)組成。刀體(1)的幾何形狀相當於一個球面塞規，它是一個截球體，其高度h與被加工球面孔的高度一致，其寬度 其中d是被加工球面孔的通孔直徑。在球面Q上電鍍一層人造金剛石磨粒，構成球面金剛石鉸刀的工作表面。在刀體(1)上有交錯排列的縱向槽，使刀體在球面工作面方向具有彈性。通過叉動調節螺釘(2)來調節球面工作面部位的尺寸。被加工件球面連杆由連杆體T，連杆蓋G和連杆螺釘N組成。用金剛石球鉸面刀加工球面孔時的進刀，是通過緩慢均勻地擰緊連杆螺釘N的過程來完成的。加工完後，刀杆分離，將刀體轉動90°後從工件通孔d中取出。
附圖5是金剛石球體珩磨器的主視圖，附圖6是附圖5的A-A剖面圖。雙點劃線表示被加工件球面曲軸球軸頸輪廓線。球體金剛石珩磨器的外形相當於一個球面卡板，它有兩個平行的卡爪C，在卡爪C內側形成削邊形圓柱孔K，孔口帶有倒錐Z。在圓柱孔K及倒錐Z表面電鍍一層人造金剛石磨粒。構成金剛石球體珩磨器的工作表面，金剛石球體珩磨器的工作原理是，球面曲軸裝夾在磨床主軸夾具中，用成形砂輪對球軸頸進行精磨後，砂輪退出，手持金剛石球體珩磨器柄部，使其工作表面包容球軸頸並作橫向送進，然後再退出，這一過程很簡便地完成了對球軸頸的超精加工，不需另外配套工具機和夾具。
下面舉例說明金剛石球面鉸刀和金剛石球體珩磨器的微米差匹配電鍍上砂技術。
球面孔和球軸頸的基本尺寸為球φ16，平均配合間隙為0.004毫米。人造金剛石粒度選擇W40，其顆粒平均直徑為0.003毫米。
1.先將球φ16的金剛石球面鉸刀電鍍上砂，並進行修磨，去掉浮砂和鎳瘤；2.在金剛石球體珩磨器基體表面電鍍銅結合層，其厚度為0.05毫米；3.將金剛石球面鉸刀尺寸調整到φ16＋0.002毫米；4.用尺寸φ16＋0.002毫米的金剛石球面鉸刀對金剛石球體珩磨器的銅結合層進行珩磨，這時經鍍銅並珩磨後的金剛石球體珩磨器基體尺寸為φ16＋0.002毫米；
5.在銅結合層基體上電鍍上砂。電鍍鎳鈷結合劑厚度為0.002毫米，金剛石磨粒W40平均直徑為0.003毫米，此時金剛石球體珩磨器的工作部位的名義尺寸是φ16＋0.002－0.003×2＝φ16－0.004毫米；6.把金剛石球面鉸刀尺寸調整到φ16－0.004毫米；7.把尺寸同為φ16－0.004毫米的兩者互相珩磨，以除去金剛石球體珩磨器工作面上的浮砂和鎳磨，並磨平尺寸大於0.003毫米的磨粒高峰，此時經修磨好的金剛石球體珩磨器的尺寸為φ16－0.004毫米；8.把金剛石球面鉸刀的尺寸調整到φ16。
用上述步驟對金剛石球體珩磨器進行匹配電鍍上砂，使金剛石球體珩磨器與金剛石球面鉸刀具有4微米差的匹配。用它們分別對球面孔和球軸頸進行超精加工，可使球面孔和球軸頸能保證4微米的平均間隙，且具有互換性。
引用文獻1.徐嘉模，金剛石鉸刀在國外的應用，《組合工具機》1980年第9期。
2.周勤之，美法精密工藝一瞥；《機械製造》1982年第10期。
3.樊鐵鑌，國內外孔加工刀具的現狀，《工具技術》1985年第1期。
權利要求1.金剛石球面鉸刀及球體珩磨器與金剛石圓柱形鉸刀的共有技術特徵是在刀體基體表面電鍍一層人造金剛石磨粒的成形刀具。金剛石球面鉸刀的特徵是刀體(1)的幾何形狀相當於一個球面塞規，它是一個高度為h寬度為B的截球體，在球面Q上電鍍一層人造金剛石磨粒，刀體(1)的球面工作部位尺寸可以調節。刀杆可與刀體快速結合和分離。金剛石球體珩磨器的特徵是其外形相當於球面卡板，它有兩個平行的卡爪C，在卡爪C內側形成削邊形圓柱孔K，孔口帶有倒錐Z，在削邊形圓柱孔K及倒錐Z的表面電鍍一層人造金剛石磨粒。
2.根據權利要求1所述的金剛石球面鉸刀及球體珩磨器，用微米差匹配電鍍上砂技術，可方便地製造出具有微米差匹配的金剛石球面鉸刀及球體珩磨器。微米差四配電鍍上砂技術的特徵是，利用金剛石球面鉸刀可以調節的特點，用它對金剛石球體珩磨器進行電鍍上砂前的超精加工和電鍍上砂後的修磨。
專利摘要本實用新型所涉及的是機械加工中，對球面曲軸連杆機構的球面孔和球軸頸進行超精加工的金剛石球面鉸刀和球體珩磨器。金剛石球面鉸刀刀體可以調節，外形像球面塞規，在球面上電鍍金剛石磨粒，刀杆可與刀體快速結合和分離。金剛石球體珩磨器外形像球面卡板，在卡爪內側形成削邊形圓柱孔，在圓柱孔表面電鍍金剛石磨粒。使用微米差匹配電鍍上砂技術製造的微米差匹配金剛石球面鉸刀及球體珩磨器，可使超精加工的球面孔和球軸頸具有互換性。
文檔編號B23D77/14GK2253260SQ95237419
公開日1997年4月30日 申請日期1995年8月17日 優先權日1995年8月17日
發明者楊耀其 申請人:楊耀其