变轨内花键加工装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110666599A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201911025023.7B24B49/00(2012.01)(22)申请日2019.10.25(66)本国优先权数据201910281157.92019.04.09CN(71)申请人中车青岛四方机车车辆股份有限公司地址266111山东省青岛市城阳区锦宏东路88号(72)发明人蔡卫星朱崇飞冯中立张峰王晓宁(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人王宇杨(51)Int.Cl.B24B1/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称变轨内花键加工装置及方法(57)摘要本发明涉及机械加工领域，提供一种变轨内花键加工装置及方法，包括：工作台、驱动机构、转向装置、砂轮以及超声振动装置；其中，工作台在所述驱动机构的驱动下旋转；超声振动装置的一端连接转向装置，超声振动装置的另一端安装有砂轮。本发明实施例提供的变轨内花键加工装置及方法克服了因车轮内部空间有限加工困难的缺陷；实现了高精度的磨削加工；在保证精度和工件性能的情况下，提高了材料去除效率，提高了加工的效率。CN110666599ACN110666599A权利要求书1/3页1.一种变轨内花键加工装置，其特征在于，包括：工作台(1)、驱动机构、机床主轴(4)、转向装置、砂轮(3)以及超声振动装置；其中，所述工作台(1)在所述驱动机构的驱动下旋转；所述转向装置的一端连接机床主轴(4)，另一端连接所述超声振动装置的一端，所述超声振动装置的另一端安装有所述砂轮(3)；所述砂轮(3)的轴线水平设置。2.根据权利要求1所述的变轨内花键加工装置，其特征在于，还包括传感器，所述传感器至少有一对，至少一个所述传感器布置在所述工作台(1)上，至少一个所述传感器布置在机床的刀具中心。3.根据权利要求1或2所述的变轨内花键加工装置，其特征在于，所述转向装置包括第一转向部件、第二转向部件；其中，所述第一转向部件的轴线与所述第二转向部件的轴线垂直相交且所述第二转向部件与所述第一转向部件传动啮合；所述第一转向部件、第二转向部件(62)为锥齿轮或者螺旋面齿轮。4.根据权利要求1或2所述的变轨内花键加工装置，其特征在于，所述超声振动装置包括振动变幅杆(7)和压电致动器，所述压电致动器安装在振动变幅杆(7)上。5.基于权利要求1-4任一项所述的变轨内花键加工装置所实现的变轨内花键加工方法，其特征在于，包括：车轮与部件安装步骤，将待加工的车轮(2)通过夹具装夹在所述工作台(1)的上表面上，且所述车轮(2)的轴线竖直设置；机床误差影响量测量步骤，通过传感器测试得出在安装车轮(2)、机床夹具(14)和超声振动装置前后的位置差别，以此得出机床误差影响量；磨削加工参数设置步骤，先确定砂轮与工件不会发生干涉的最大直径rs，然后通过超声振动辅助加工试验分别获得粗磨削加工砂轮和精磨削加工砂轮加工后的变轨花键的磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力与加工参数之间的关系，根据对磨削面的表面粗糙度、表面硬度和残余应力的约束以及材料去除效率最高的条件下获得粗磨削加工的加工参数和精磨削加工的加工参数；误差补偿步骤，将磨削加工参数设置步骤获得的粗磨削加工的加工参数加上机床误差影响量测量步骤获得的机床误差影响量，得到误差补偿后的粗磨削加工的加工参数；将磨削加工参数设置步骤获得的精磨削加工的加工参数加上机床误差影响量测量步骤获得的机床误差影响量，得到误差补偿后的精磨削加工的加工参数；加工步骤，根据误差补偿后的粗磨削加工的加工参数，使用粗磨削加工砂轮进行粗磨削，然后根据误差补偿后的精磨削加工的加工参数，使用精磨削加工砂轮进行精加工。6.根据权利要求5所述的变轨内花键加工方法，其特征在于，所述机床误差影响量测量步骤具体包括：测得车轮(2)安装前刀具与工件的相对x、y、z位置lx1、ly1、lz1，机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θxz1，用于连接工件的工作台的转动角度θxyd1，以及安装车轮(2)后刀具与工件的相对x、y、z位置为lx2、ly2、lz2，机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度θxz2，用于连接工件的工作台的转动角度θxyd2；测得机床误差影响量为：ζx＝lx1-lx2；ζy＝ly1-ly2；2CN110666599A权利要求书2/3页ξz＝lz1-lz2；ζxz＝θxz1-θxz2；ζxyd＝θxyd1-θxyd2；其中，ξx为x方向位移误差；ξy为y方向位移误差；ξz为z方向位移误差；ζxz为机床主轴在x-z平面内偏转运动的角度误差；ζxyd为工作台的转动角度误差。7.根据权利要求5所述的变轨内花键加工方法，其特征在于，所述磨削加工参数设置步