大锥孔工件的锥孔在线磨削加工测量方法

摘要

本发明涉及一种大锥孔工件的锥孔在线磨削加工测量方法，将工件夹紧在立式磨床的工作台上，先加工出工件内孔及工件端面作为测量基准，对工件锥孔内表面进行磨削，将圆柱塞规插入工件内孔并高出工件端面，沿轴向在同一位置将放置的第一量球和第二量球测量两量球球顶与圆柱塞规端面的距离，经计算得到工件锥孔一半的测量锥度值，判断工件锥孔是否达到规定的加工要求，调整砂轮架角度使加工的测量锥度值与加工要求的锥度值相同，再对锥孔的大端直径Dc进行校核弹，并调节进刀量使加工的大端直径与加工要求的大端直径相同。本发明能提高测量精度和工作效率，降低测量成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大锥孔工件的锥孔在线磨削加工测量方法，属于轴类零件大锥孔磨 削加工和测量技术领域。

背景技术

在现有技术中，对于小锥孔结构的零件一般在卧式磨床上加工锥孔，由于工件的中 心轴线与工作台平行，用夹具把工件固定在工作台上，通过砂轮对工件锥孔进行磨削， 磨削完后，将检查塞规锥度表面涂上一层红丹粉后放入工件锥孔内，测量塞规上端面与 工件上端面的高度值，通过目测塞规锥面的接触面积及塞规上端面与工件上端面的高度 值计算出加工余量，调节砂轮架来保证工件锥孔的锥度加工要求。但在测量时，如果将 检查塞规放入锥孔时用力太轻或太猛都会影响其两端面的高度值，同时用着色目测法评 判锥孔的锥度完全依靠视觉的主观评价。

而对于如风电行星轮等外径大于400mm、锥孔在200mm的较大工件时，由于无法采 用卧式磨床上加工锥孔，一般采用立式磨床加工，由于工件锥孔较大，为此需要做一个 很大的检查塞规进行检测，由于检查塞规的自身重力会影响测量精度，同时又不方便操 作人员进行操作，不仅劳动强度大，同时对于一些锥度较短的结构，在大锥角的情况下， 塞规塞入锥孔后的自锁性又不好，这种测量方法的测量精度就会受到影响。上述技术无 法实现风电行星轮这类大锥孔结构零件的锥孔在线测量与加工。

为了解决这一问题，CN101082477A所公开的《大锥孔测量仪》，由内径百分表、连 接盘、定位装置和标准环规构成，专用于大锥孔的测量，但是该装置针对每个被测锥孔 需要配置不同的标准量规和量杆等测量部件，由于测量装置的内径百分表、连接盘、定 位装置需要组装在一起才能使用，而组装后的测量装置的精度都会造成一定的测量误 差。此外，该测量装置是将被测工件标上与准量规上对应点之间的误差值来判断锥度， 此测量方法难点在于测量被测工件标上与准量规上对应点的位置很难保持一致，测量过 程中会存在操作误差，影响测量精度，同时该测量装置对操作人员的操作技能提出了很 高的要求，由于测量效率不高，会影响锥孔的加工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高测量精度和工作效率，降低测量成本的大锥孔工件 的锥孔在线磨削加工测量方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种大锥孔工件的锥孔在线磨削加工测量方 法，其特征在于：

(1)、工件夹紧：将工件放置在立式磨床工作台上，用检测仪检测工件内孔并将工件 校正到其内孔中心轴线与工作台垂直，用夹具将工件固定；

(2)、加工测量基准：先用砂轮磨削工件端面并与工作台平行，再用砂轮磨削工件的 内孔至加工尺寸并作为测量基准孔；

(3)、加工锥孔：将砂轮架调节至加工要求角度，通过砂轮对工件锥孔内表面进行磨 削，退出砂轮架后将直径为Dl的圆柱塞规插入工件内孔内，且使圆柱塞规上端面高出 工件端面的距离为h，工件锥孔的锥面与圆柱塞规外周面构成用于测量的锥腔；

(4)、在线测量工件锥孔的测量锥度值α：沿轴向在同一位置将直径为d的第一量球 和直径为D的第二量球放入锥腔内，并分别测量第一量球球顶与圆柱塞规端面的距离H_d及第二量球球顶与圆柱塞规端面的距离H_D，且第二量球直径D大于第一量球直径d，用 公式tanα＝(D-d)/2(H_d-H_D)-(D-d)计算得到工件锥孔一半的测量锥度值α，以此分别得 到至少三处的测量锥度值α，将圆柱塞规从工件内孔拿出；

(5)、判断工件锥孔是否达到规定的加工要求：当至少三处所得测量锥度值α与加工 要求的锥度值α_b相同，进入校核锥孔的大端直径Dc工序；当至少三处测量锥度值α与 加工要求的锥度值α_b不相同时，按加工要求的锥度值α_b与测量锥度值α差值的两倍调 整砂轮架角度，再次用砂轮磨削工件锥孔，退出砂轮架后再将直径为Db的圆柱塞规插 入工件的内孔内，同样保持圆柱塞规上端面与工件端面之间的距离h，重复第四步骤， 对得到至少三处以上的测量锥度值α与加工要求的锥度值α_b进行对比，直至工件锥孔 的测量锥度值α与加工要求的锥度值α_b相同为止，进入校核工件锥孔的大端直径Dc工 序；

(6)、校核工件锥孔的大端直径Dc：用公式Dc＝Dl+2[D/2+(H_D-h+D/2)tan2α +D/2sin(90-2α)]计算得到工件锥孔的大端直径Dc，当工件锥孔的大端直径Dc与加工 要求的大端直径D_b相同时，工件锥孔加工完毕；当工件锥孔的大端直径Dc与加工要求 的大端直径D_b不相同时，用加工要求的大端直径D_b与工件锥孔的大端直径Dc的差值来 增加砂轮的进刀量，直至工件锥孔的大端直径Dc与加工要求的大端直径D_b相同。

本发明将校正后的工件通过夹具安装在立式磨床上，在立式磨床上先将加工工件的 上端面和内孔，因此工件在立式磨床上无需拆卸的情况下，能将该内孔作为测量基准孔， 将圆柱塞规插入工件的内孔内并高出工件端面，使工件锥孔的锥面与圆柱塞规外周面构 成用于测量的锥腔，可将两个直径不同的第一量球和第二量球分别放入锥腔的至少两个 位置，通过测量测量第一量球球顶与圆柱塞规端面的距离H_d及第二量球球顶与圆柱塞 规端面的距离H_D，计算得到工件锥孔的测量锥度值α，将测量锥度值α与加工要求的锥 度值α_b进行对比，两者的差值调节砂轮架，以调节砂轮磨削工件的锥孔角，以达到加 工要求的锥度值，再进一步对工件锥孔的大端直径Dc进行校核，以达到加工要求的大 端直径D_b要求，无需将工件进行装卸，在立式磨床上对工件锥孔进行加工并在线对锥孔 进行测量，操作方便，加工效率高，且对工件锥孔检测时，能大幅度降低劳动强度。本 发明由于采用标准的圆柱塞规以及两个不同直径标准的量球，充分利用生产中现有的量 具，不需要特殊定制，只需测得两个量球与圆柱塞规端面之间的距离，即测得在线加工 的锥孔，同时通过所测得的数据，可对在线加工的工件锥孔的大端直径D进行校核，使 在线加工的工件锥孔尺寸达到要求加要的尺寸，由于不需要定制特殊的量具，并排除特 殊量具在组装过程中的误差，测量精度高，降低操作人员的操作技能，也大幅度限低 测量成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明工件放置在工作台上的结构示意图。

图2是工件锥孔在线测量时结构示意图。

其中：1-工件，11-锥孔，12-内孔，2-夹具，3-工作台，4-第二量球，5- 第一量球，6-圆柱塞规。

具体实施方式

见图1、2所示，本发明的大锥孔工件的锥孔在线磨削加工测量方法，按以上步骤 进行：

(1)、工件夹紧：将工件放置在立式磨床的工作台3上，用检测仪检测工件内孔12 并将工件校正到其内孔中心轴线与工作台3垂直，用夹具2将工件固定，该检测仪可采 用内径百分表或其它测量内孔的仪表。

(2)、加工测量基准：先用砂轮磨削工件端面并与工作台3平行，再用砂轮磨削工件 的内孔12至加工尺寸并作为测量基准孔，工件端面以及内孔12作为测量基准，该内孔 12可为一个圆柱孔或锥孔的最小径。

(3)、加工锥孔：将砂轮架调节至加工要求角度，通过砂轮对工件锥孔11内表面进 行磨削，退出砂轮架后将直径为Dl的圆柱塞规6插入工件的内孔12内，圆柱塞规6上 端面高出工件端面的距离为h，使工件锥孔11锥面与圆柱塞规6外周面构成用于测量的 锥腔，见图2所示，本发明的圆柱塞规6为空芯结构，且在圆柱塞规6的上部固定把手， 方便将圆柱塞规6的放入工件内或从工件内取出，本发明圆柱塞规6高出工件端面的距 离H在5～100mm，如10mm、20mm或30mm等，通过使圆柱塞规6的上端面作为两个 量球高度的侧量基准面。

(4)、在线测量工件锥孔的测量锥度值α：沿轴向在同一位置将直径为d的第一量球 5和直径为D的第二量球4放入锥腔内，本发明的第一量球5和第二量球4均为标准量 球，分别测量第一量球5球顶与圆柱塞规端面的距离H_d及第二量球4球顶与圆柱塞规 端面的距离H_D，且第二量球4直径D大于第一量球5直径d，用公式 tanα＝(D-d)/2(H_d-H_D)-(D-d)计算得到工件锥孔11一半的测量锥度值α，以此分别得 到至少三处的测量锥度值α，本发明可沿锥腔圆周方向按均布的3～5个位置分别进行 测量，将圆柱塞规6从工件的内孔12处拿出；

(5)、判断工件锥孔是否达到规定的加工要求：当至少三处所得测量锥度值α与加工 要求的锥度值α_b相同，进入校核工件锥孔11的大端直径Dc工序；当至少三处测量锥 度值α与加工要求的锥度值α_b不相同时，按加工要求的锥度值α_b与测量锥度值α差值 的两倍调整砂轮架角度，再次用砂轮磨削工件锥孔11，退出砂轮架后再将直径为Db的 圆柱塞规6插入工件内孔12内，同样保持圆柱塞规上端面与工件端面之间的距离h，重 复第四步骤，对得到至少三处以上的测量锥度值α与加工要求的锥度值α_b进行对比， 可进行对次磨削加工，直至工件锥孔的测量锥度值α与加工要求的锥度值α_b相同为止， 进入校核工件锥孔11的大端直径Dc工序。

(6)、校核工件锥孔大端直径Dc：用公式Dc＝Dl+2[D/2+(H_D-h+D/2)tan2α +D/2sin(90-2α)]计算得到工件锥孔11的大端直径Dc，当工件锥孔的大端直径Dc与加 工要求的大端直径D_b相同时，工件锥孔加工完毕；当工件锥孔的大端直径Dc与加工要 求的大端直径D_b不相同时，用加工要求的大端直径D_b与工件锥孔的大端直径Dc的差值 来增加砂轮的进刀量，可采用多次加工，直至工件锥孔的大端直径Dc与加工要求的大 端直径D_b相同。

采用本发明的在线磨削加工测量方法，不仅可加工如图1所示的双锥孔工件，也可 加工单锥孔工件，都能很好地实现大锥孔结构零件如5MW风电齿轮行星轮锥孔在线测 量。