CN104148992A - 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，步骤如下：1、根据机床的结构类型和叶轮轮毂榫槽的结构形式、尺寸，确定叶轮轮毂的安装方式和在机床工作台上的安装位置；2、选择榫槽的磨削加工方式，并确定杯形砂轮内、外径尺寸、沿轴向的高度及外沿磨削工作部分的形状和尺寸，保证杯形砂轮在磨削榫槽的过程中避免与叶轮轮毂的其它榫齿及轮毂特征发生干涉；3、选取适合榫槽磨削加工的数控机床运动方式进行数控磨削加工程序编制，通过数控程序控制杯形砂轮的运动路径，从而形成砂轮对榫槽的磨削加工运动轨迹；4、杯形砂轮在数控机床主轴的驱动下旋转，并按照数控加工程序设定的运动轨迹和选择的榫槽磨削加工方式，完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工。

Description

一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法

技术领域

本发明提供一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，它涉及一种利用杯形砂轮进行叶轮轮毂榫槽磨削加工的方法，尤其涉及一种利用数控机床的多轴联动驱动较大直径杯形砂轮进行叶轮轮毂榫槽磨削加工的工艺方法，属于叶轮加工技术领域。 

背景技术

目前，叶轮轮毂榫槽一般采用成形铣削加工、拉削加工以及能够放入榫槽内的小直径成形砂轮进行榫槽的成形磨削加工等工艺方法，也有采用成形电解加工方法完成叶轮轮毂榫槽的加工制造。 

上述加工方法至少存在以下缺点： 

叶轮轮毂榫槽的尺寸较小，结构复杂，采用成形铣削加工时刀具的结构复杂，高精度的刃磨非常困难。同时，铣刀的长径比大，刚性较差，轮毂材料的切削性能较差，刀具铣削加工时磨损严重、使用寿命较短，加工精度及其一致性难以保证，加工成本高；采用拉削加工时，拉刀的研制周期长，刃磨困难，拉床的成本高，导致拉削加工工艺在榫槽加工中应用的灵活性差，新型号轮毂产品的研制周期很长；小直径成形砂轮进行榫槽成形磨削加工时，砂轮的直径较小，长径比大，导致砂轮的线速度很难达到较佳的范围，而且刚性较差，砂轮磨损较快，磨削精度不易保证。同时，小直径成形砂轮的制造难度较大，砂轮成本高；轮毂榫槽的电解加工精度较低，成形电极的设计困难，不能满足轮毂榫槽最终高精度的需求，且电解设备昂贵，污染较大，工艺灵活性差，也不利于叶轮新产品的快速研制。 

目的：本发明的目的是提供一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，根据叶轮轮毂及榫槽的特点，设计杯形砂轮的结构尺寸，使之能够利用杯形砂轮中空的部分避免与叶轮轮毂的其它榫齿及其它轮毂特征发生干涉，从而完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工。此方法是实现叶轮轮毂榫槽高精度、低成本、快速灵活加工的一种可靠工艺方法。 

技术方案： 

本发明一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，其包括以下步骤： 

S1：根据机床的结构类型和叶轮轮毂榫槽的结构形式、尺寸，确定叶轮轮毂的安装方式和叶轮轮毂在机床工作台上的安装位置，叶轮轮毂通过中间轴或中间安装孔安装在数控机床上，最好保证叶轮轮毂与数控机床的回转运动轴重合，以方便叶轮轮毂榫槽的加工； 

S2：根据叶轮轮毂榫槽的结构形式、尺寸、数控机床的运动方式，选择榫槽的磨削加工方式，并确定杯形砂轮内径尺寸、外径尺寸、沿轴向的高度以及外沿磨削工作部分的形状和尺寸，保证杯形砂轮在磨削榫槽的过程中能够利用杯形砂轮中空的部分避免与叶轮轮毂的其它榫齿及其它轮毂特征发生干涉； 

S3：选取适合叶轮轮毂榫槽磨削加工的数控机床运动方式进行数控磨削加工程序编制，通过数控程序控制杯形砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮轮毂榫槽的磨削加工运动轨迹； 

S4：杯形砂轮在数控机床主轴的驱动下旋转，并按照数控加工程序设定的运动轨迹和选择的榫槽磨削加工方式，完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工。 

其中，在步骤S1、S2、S3、S4中所述的“数控机床”至少有1个旋转运动轴； 

其中，在步骤S2、S4中所述的“选择榫槽的磨削加工方式”可以是利用杯形砂轮的外沿磨削部分直接形成对榫槽的成形磨削加工，也可以是通过数控加工程序驱动砂轮形成对榫槽的包络磨削加工。 

有益效果 

本发明提供的一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，通过较大直径的杯形砂轮进行包络或仿形磨削加工可以大幅度降低对主轴最高转速的要求，并提高砂轮的刚性，减小加工过程中工艺系统振动对榫槽加工精度的影响，同时，砂轮的直径变大，增大了砂轮参与磨削加工的有效面积，提高了砂轮的精度保持性，更有利于提高榫槽的磨削加工精度，为叶轮轮毂榫槽的精密加工提供了一条更为行之有效且灵活可靠的加工工艺方法。 

附图说明：

图1是叶轮轮毂榫槽的杯形砂轮磨削方法示意图 

图2是叶轮轮毂榫槽的杯形砂轮包络磨削方法局部示意图 

图3是叶轮轮毂榫槽的杯形砂轮仿形磨削方法局部示意图 

图4是本发明所述方法流程图 

图中标记说明如下： 

1：砂轮；2：砂轮外沿磨削工作部分；3：榫槽；4：榫齿；5：叶轮轮毂 

具体实施方式：

本发明是利用杯形砂轮对叶轮轮毂榫槽进行磨削加工的一种工艺方法，根据叶轮轮毂及榫槽的特点，设计杯形砂轮的结构尺寸，使之能够利用杯形砂轮中空的部分避免与叶轮轮毂的其它榫齿及其它轮毂特征发生干涉，从而完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工。并且，砂轮可以根据实际条件实现叶轮轮毂榫槽的包络磨削加工或仿形磨削加工。本发明中所述的叶轮轮毂榫槽也可称为榫槽。下面通过具体实例，并结合附图对本发明作进一步的详细说明。 

见图1、4，本发明一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，该方法的具体步骤如下： 

S1：根据机床的结构类型和叶轮轮毂榫槽3的结构形式、尺寸，确定叶轮轮毂5的安装方式和叶轮轮毂5在机床工作台上的安装位置，叶轮轮毂5通过中间轴或中间安装孔安装在数控机床上，数控机床至少有1个旋转运动轴，且最好保证叶轮轮毂5与数控机床的回转运动轴重合，方便叶轮轮毂榫槽3的加工； 

S2：根据叶轮轮毂榫槽3的结构形式、尺寸、数控机床的运动方式，选择叶轮轮毂榫槽3的磨削加工方式，并确定杯形砂轮1内径尺寸、外径尺寸、沿轴向的高度以及砂轮外沿磨削工作部分2的形状和尺寸，保证杯形砂轮1在磨削榫槽的过程中能够利用杯形砂轮1中空的部分避免与叶轮轮毂5的其它榫齿4及其它轮毂特征发生干涉。叶轮轮毂榫槽3的磨削加工方式可以是利用砂轮外沿磨削加工部分2对榫槽3的轮廓进行包络磨削加工，如图2所示，也可以是利用砂轮外沿磨削加工部分2对榫槽3的轮廓进行仿形磨削加工，如图3所示。 

S3：选取适合叶轮轮毂榫槽3磨削加工的数控机床运动方式进行数控磨削加工程序编制，通过数控程序控制杯形砂轮1的运动路径，从而形成砂轮1对叶轮轮毂榫槽3的磨削加工运动轨迹； 

S4：杯形砂轮1在数控机床主轴的驱动下旋转，并按照数控加工程序设定的运动轨迹和选择的榫槽3磨削加工方式，完成叶轮轮毂榫槽3的磨削加工。 

图1所示是根据叶轮轮毂5的安装方式和榫槽3的结构形式、尺寸，在选定磨削方式的前提下，确定了杯形砂轮1的内径尺寸、外径尺寸、沿轴向的高度及砂轮外沿磨削工作部分2的形状和尺寸，保证杯形砂轮1在磨削榫槽3的过程中能够利用杯形砂轮1中空的部分避免与叶轮轮毂5的其它榫齿4及其它轮毂特征发生干涉。砂轮1在数控程序的控制下，从而完成对榫槽的磨削加工。 

图2所示是榫槽3磨削加工方式中的叶轮轮毂榫槽3的杯形砂轮1包络磨削加工方式，砂轮外沿磨削工作部分2的轮廓与榫槽3的轮廓不一致，砂轮外沿磨削工作部分2在数控程序的控制下，按照设定的运动轨迹将榫槽3的轮廓通过包络磨削的方法加工出来。 

图3所示是榫槽3磨削加工方式中的叶轮轮毂榫槽3的杯形砂轮1仿形磨削加工方式，砂轮外沿磨削工作部分2的轮廓与榫槽3的轮廓一致，砂轮外沿磨削工作部分2在数控程序的控制下，按照简单的直线运动方式即可完成对榫槽3轮廓的仿形磨削加工。 

叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法是一种利用杯形砂轮进行叶轮轮毂榫槽磨削加工的方法，根据叶轮轮毂及榫槽的特点，设计杯形砂轮的结构尺寸，使之能够利用杯形砂轮中空的部分避免与叶轮轮毂的其它榫齿及其它轮毂特征发生干涉，从而完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工，通过较大直径的杯形砂轮进行包络或仿形磨削加工可以大幅度提高砂轮的刚性和精度保持性，减小加工过程中工艺系统振动，有利于提高榫槽的磨削加工精度，且工艺灵活性好，易于推广应用和新产品的快速研制。 

Claims (4)

1.一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1：根据机床的结构类型和叶轮轮毂榫槽的结构形式、尺寸，确定叶轮轮毂的安装方式和叶轮轮毂在机床工作台上的安装位置，叶轮轮毂通过中间轴或中间安装孔安装在数控机床上，最好保证叶轮轮毂与数控机床的回转运动轴重合，以方便叶轮轮毂榫槽的加工；

S2：根据叶轮轮毂榫槽的结构形式、尺寸、数控机床的运动方式，选择榫槽的磨削加工方式，并确定杯形砂轮内径尺寸、外径尺寸、沿轴向的高度以及外沿磨削工作部分的形状和尺寸，保证杯形砂轮在磨削榫槽的过程中能够利用杯形砂轮中空的部分避免与叶轮轮毂的其它榫齿及其它轮毂特征发生干涉；

S3：选取适合叶轮轮毂榫槽磨削加工的数控机床运动方式进行数控磨削加工程序编制，通过数控程序控制杯形砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮轮毂榫槽的磨削加工运动轨迹；

S4：杯形砂轮在数控机床主轴的驱动下旋转，并按照数控加工程序设定的运动轨迹和选择的榫槽磨削加工方式，完成叶轮轮毂榫槽的磨削加工。

2.根据权利要求1所述的一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，其特征在于：

在步骤S1、S2、S3、S4中所述的“数控机床”至少有1个旋转运动轴。

3.根据权利要求1所述的一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，其特征在于：

在步骤S2、S4中所述的“选择榫槽的磨削加工方式”，是利用杯形砂轮的外沿磨削部分直接形成对榫槽的成形磨削加工。

4.根据权利要求1所述的一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，其特征在于：

在步骤S2、S4中所述的“选择榫槽的磨削加工方式”，是通过数控加工程序驱动砂轮形成对榫槽的包络磨削加工。