[其他]凹形曲面的金刚石砂轮直线修形法

说明书

本发明属于金刚石砂轮采用的修形方法。

不同模数规格的负前角硬质合金齿轮滚刀铲磨时，对其要求的砂轮廓形用计算机进行分析，发现都具有凹形曲面性态的特征。对这种凹形曲面金刚石砂轮修形是负前角硬质合金齿轮滚刀铲磨工艺中遇到的突出难点，修形好坏对滚刀的制造精度有关键性影响，因此国内外都对这项修形技术十分保密。现有技术修普通砂轮时，将金刚笔由径向平面移位一距离，沿直线运动，将砂轮修成凹双曲线。但对于金刚石砂轮修形的困难是：用一般金刚石笔尖修整不动，只能用金刚石砂轮作修整工具，但通常都按成形原理，靠金刚石修轮作曲线进给运动，将被修的金刚石铲磨砂轮修整成理论要求的凹形曲面，这很不易实现，特别是在修形过程中常需反复试凑更为困难。

目前国内外这方面的技术，都限于按成形原理来考虑问题，有三种处理方案：（1）放弃修形，直接使用标准锥形砂轮铲磨滚刀，而把滚刀齿形曲线分成几段铲磨，近似完成要求;（2）采用专用修形装置，修形装置上的金刚石修轮可在作直线进给运动同时结合微小摆动，以便凭经验修成所需曲线形状;（3）用曲线磨床或靠模装置，按理论要求的曲面形状修形。因此，总的说来，这种用成形原理的曲线运动修形，需要特殊的机床或装置，操作技术要求高，生产效率低，修形精度不很可靠。为此极需提出一种能简便进行精确修形的新方法。

为克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种简便的、精确的直线修形法，其特点为：（1）金刚石修轮作直线进给运动或不作进给运动，就能在被修金刚石砂轮上修出凹形曲面，但两者的轴线在空间交叉;（2）用优化计算的结果，调整好两砂轮的相互安装位置，就能获得满意的修形精度。这就是本发明的目的。

本发明的基本原理是：被修金刚石砂轮的曲面是修整用金刚石砂轮工作面的包络曲面，在轴线空间交叉的条件下，用简单形状的标准砂轮形成的工作面（如片状砂轮作直线运动形成圆柱体或椭圆柱体，锥形砂轮形成圆锥体），都可以磨出凹形的回转体曲面。因此，选定不同的砂轮尺寸参数和运动方案，改变空间交叉轴线的相互位置参数，就可磨出种种不同的凹形曲面。利用优化方法选取相对安装位置参数，使磨出的曲面具有最逼近铲磨砂轮理论要求的凹形曲面的效果，以此调整机床，即可方便地达到修形精度的要求。

本发明在一般工具磨床或专用夹具上都可实现，有下列三种工作方式：

（1）凹椭圆面修形（附图1，2），修轮1的中心到X、Y轴的距离分别为B、A，修轮自身轴线ox与OX轴夹角α，同时修轮绕自身轴线ox倾斜γ角以形成椭圆。当片状金刚石修轮1沿着3的方向作直线进给运动，进给运动方向与被修砂轮轴线空间垂直交叉，在被修工件上磨出凹椭圆面的一部分2，令Z＝0，在XOY面上，其方程为：

式中R₀为修轮半径，不作变数考虑。此方式的安装参数为A，B，α，γ。

（2）单叶双曲等距面修形（附图3，4），两轴交叉角α，轴间距A，t₀反映了被修砂轮大端的轴向安装位置，片状金刚石修轮1沿自身轴线3的方向作直线进给运动，把被修砂轮磨成单叶双曲等距面的一部分2。图3中，t是轴向座标，R_S是径向座标，其方程为：

（t₀-t）sinαsinθ₁-Acos²αcosθ₁-R₀sin²αsinθ₁cosθ₁＝0（2）

tgθ₂=tgθ₁/cosα(3）

R_s=A-R₀Sinθ₂/Sinθ₂（4）

式中θ₁，θ₂是中间参数，消去中间参数，就得到单叶双曲等距面的函数方程，此方式安装参数有三个A，α，t₀。

（3）变性单叶双曲面修形（附图5，6），两砂轮轴线空间交叉角α，轴间距A，两砂轮相互位置参数t₀，此时锥形修轮1不作进给运动，用修轮的表面可磨出变性单叶双曲面2，t、R_S代表被修砂轮的轴向座标和径向座标，其方程为：