小轎車等速萬向節保持架窗口磨削工藝

王晨洋 柴光榮

陜西省機械研究院 陜西省咸陽市 712000

球籠保持架是小轎車等速萬向節關鍵零件之一，其保持架的窗口磨削技術長期以來被德國、美國、英國等少數發達國家所壟斷，國內加工設備大部分依賴進口，為填補國內空白，我們在工具磨床的基礎上，開發了磨削保持架窗口的數控球籠窗口磨床，并對磨削工藝進行研究，經過反復工藝試驗，總結出磨削的有效方法，磨削精度達到了球籠保持架零件圖紙技術要求，現將磨削工藝介紹如下：

圖1為等速萬向節球籠保持架零件圖，六個窗口寬度尺寸15±0.01mm， 磨削有效弦長6mm，粗糙度Ra0.8μm。每個窗口到基面A的尺寸為8±0.01mm。該零件材料為45號鋼，磨削前經過淬火處理，硬度為HRC55。

圖1 后視鏡內部結構

1 機床工作原理

圖2為數控球籠保持架窗口磨床機床坐標示意圖，機床采用FANUC 數控系統控制，有三個數控軸。

X軸：工作臺縱向進給軸，控制窗口寬度尺寸，脈沖當量0.001mm；

Y軸：砂輪軸橫向進給軸，控制砂輪軸進刀、退刀，脈沖當量0.01 mm；

A軸：工件回轉軸，控制零件窗口分度及圓周進給，脈沖當量0.01°。

圖2 機床坐標示意圖

2 磨削工藝參數

（1）選擇直徑 12的CBN砂輪，采用60000r/min 的高頻電主軸，其磨削線速度達到38m/s。

（2）窗口單邊磨量0.2mm。

（3）采用高壓冷卻砂輪，以便及時沖洗砂輪上磨屑，壓力為1.2Mpa。

3 磨削工藝

3.1 工件定位

以φ48±0.05內孔及端面A定位，圓周以工件大方孔定位，限制工件六個自由度。

3.2 磨削方法

為保證磨削精度，降低表面粗糙度，提高砂輪壽命，采用A軸與Y軸插補磨削，即A軸擺動的同時Y軸沿軸向進給。

3.3 工作過程

（1）X軸定位，保證磨削窗口到基面A的尺寸為8±0.01mm；

（2）Y軸快速接近工件；

（3）A軸與Y軸插補磨削一個窗口的左側面；

（4）Y軸快速退出；

（5）A軸分度，磨削第二窗口左側面，依次磨削六個窗口的同一側面；

（6）X軸定位（移動窗口寬度減砂輪直徑），重復以上過程，依次磨削六個窗口的右側面，以保證窗口寬度15±0.01mm。

磨削加工程序如下：（程序格式按FANUC數控系統操作說明書編制）

O1234； (主程序名)

N10 M03 S60000；（主軸正轉，轉速60000r/min）

N20 G90 G54 G00 X0 Y0 A-6.63 M08；（開冷卻，X軸定位保證磨削窗口到

基面A的尺寸為8±0.01mm；Y軸定位到砂輪端面與工件最大外

徑1mm處；A軸定位到磨削面上側位置，保證磨削有效弦長6mm）

N30 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第1個窗口左側）

N40 G00 Y9； （Y軸快速回退）

N50 A60； （A軸分度）

N60 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第2個窗口左側）

N70 G00 Y9；

N80 A60；

N90 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第3個窗口左側）

N100 G00 Y9；

N110 A60；

N120 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第4個窗口左側）

N130 G00 Y9；

N140 A60；

N150 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第5個窗口左側）

N160 G00 Y9；

N170 A60；

N180 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第6個窗口左側）

N190 G00 Y9；

N200 G01 X3 F500； （X軸移動，保證窗口寬度15±0.01mm）

N210 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第1個窗口右側）

N220 G00 Y9；

N230 A60；

N240 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第2個窗口右側）

N250 G00 Y9；

N260 A60；

N270 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第3個窗口右側）

N280 G00 Y9；

N290 A60；

N300 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第4個窗口右側）

圖3 對刀圖

N310 G00 Y9；

N320 A60；

N330 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第5個窗口右側）

N340 G00 Y9；

N350 A60；

N360 M98 P0151235；（調用1235子程序，重復15次，磨削第6個窗口右側）

N370 G90 G00 Y10； （Y軸快速退刀至裝卸工件的安全位置）

N380 A0 M09； （A軸回到工件坐標系原點，關冷卻）

N390 X0； （X軸回到工件坐標系原點）

N400 M30； （程序結束）

O1235； （子程序名）

N10 G91 G01 Y-0.3 A13.26 F500；（Y軸與A軸插補磨削）

N20 Y-0.3 A-13.26； （Y軸與A軸插補磨削）

N30 M99； （子程序結束）

4 磨削加工

（1）對刀建立工件坐標系。

如圖3所示，X軸G54工件坐標系原點建立在砂輪磨削時，磨削的側面與A端面8±0.01的位置處；Y軸原點建立在砂輪端面與工件最大外徑1mm處；A軸原點建立在大方孔中心處。

（2）輸入程序并檢查程序的正確性；

（3）自動加工。

5 結語

由以上實例分析，采用A軸與Y軸插補磨削，即A軸擺動的同時Y軸沿軸向進給，穩定的達到了尺寸精度及表面粗糙度要求。該方法適應范圍廣，對于不同規格的球籠保持架窗口，只是修改少部分加工程序，即可進行磨削。目前國內小轎車球籠保持架窗口大部分采用此工藝方法進行磨削，該方法解決了國產設備加工小轎車球籠保持架窗口的技術難題，取得了較好的經濟效益。