[发明专利]一种等距圆弧面与加工装置

说明书

本发明公开了一种等距圆弧面与加工装置。所述等距圆弧面R中心0e,设计在等距圆弧型面内接圆之外，即R＞d。所述等距圆弧面中的小圆弧r₁的中心0，设计在等距大圆弧面的中心0上，即多个小圆弧为同心圆，并且轮毂孔中的小圆弧半径r₂大于等距圆弧面轴上的小圆弧半径r₁（r₂＞r₁）。用所述加工装置可以快速磨削出高精度（h5∼h6）和高光洁度(Ra0.8∼0.4μm)的等距圆弧面。

技术领域

本发明涉及等距型面联接，具体地说是一种等距圆弧面与加工装置。

背景技术

“等距面”是在型面上任意两个平行切线间的距离相等。等距型面联结由于结构简单，可以传递较大扭据，早在十六世纪在钟表、印刷等微型和小型机械中得到应用。由于制造工艺复杂，加工精度低，后被平键、花键取代。20世纪五十年代美国、英国、瑞士、日本、苏联等国科学家对等距型面联接几何特性、形成原理作了许多研究。奥地利工程师科拉乌兹和莫西良先后提出凸三边摆线轮廓型面的几何形状，设计出加工工艺、并制造出专门机床，实现了等距三边型面轴与毂的无键联接。六、七十年代，莫斯科大学机床研究所对等距联接理论和制造工艺作了大量研究，八十年代，美国研究人员设计了精加工等距型面的装置和等距型面联接实用设计方法。

我国20世纪七十年代，北京第六机床厂对等距型面作过研究，八十年代，焦作矿业学院研究作了《煤矿机械传动中等距型面无键联接研究》和《机械无键联接异形截面轴加工机床的研制》等研究。九十年代，清华大学、淅江大学、济南大学、湛江海洋大学等及2000年后，华中科技大学、沈阳理工大学、淅江大学、河南理工大学等作了大量研究、试验，并发表了“等距型面误差及数控加工方法“、“车铣加工等距联接面表面糙糙度研究”、“等距型面轴检测方法“等论文20多篇。2016年3月华中科技大学出版社出版，杜新宇和杜太生编著——《型面无键联接及制造》一书，总结了国内外对等距型面研究、试验成果的历史和现状。世界各国专家、学者对“等距型面”作了大量研究、试验，至今仍然要用高昴的加工设备，极低的加工效率，加工出来的等距型面尺寸精度低，其表面又很粗糙。

外国人发明的“等距型面”设计上存在严重错误，以“三等距圆弧面”为例（见图1）。三个等距圆弧面分别以0₁、O₂、O₃为中心，半径为R作出三个偏中心0的等距大圆弧面AF、ED、CB；分别以0₁、O₂、O₃为中心，半径为r₁作出三个偏中心0的小圆弧面AB、CD、EF。

存在问题：等距型面轴与毂联接，工作时靠三个大圆弧面作支承、定心、定位。如果三个小圆弧也参与支承、定心、定位，其结果必然产生过定位，这严重的违反了“三点定心”原则。轴与毂联接配合最低精度应达到（H7/h6）若加工后轴上的三个偏心小圆弧半径与轮毂上的三个小圆弧不等（r₁≠r₂），则轴与轴毂联接时，在小圆弧部位产生干涉，三个小圆弧成为主要支承面（如图2）。这样必然使在小圆弧部位的接触应力增大（5倍∼10倍以上），接触应力超过材料应力极限，使轮毂孔或轴上的小圆弧表面将产生破损、裂纹等，以至造成轮毂或轴产生失效而引发事故。

若三个小圆弧顶部成为主要支承面，使得轴上的三个大圆弧面与轮毂中的圆弧面间隙增大，这必定使高速转动中的轮毂产生振动、摇幌，严重时整机产生失稳引发事故。

双“等距型面”，使加工困难。大圆弧面与小圆弧面成为双偏心的等距圆弧面，在一周360⁰内设计成两种尺寸的等距偏心圆弧面，无法一次装夹连续加工出来。很难加工出尺寸精度h6-h7的圆弧表面，更很难加工出Ra1.6-0.8μm以下的光滑圆弧面。