內孔壁直線溝槽磨頭機構設計

劉 陽 潘繼超 劉 旭

(①新鄉日升數控軸承裝備股份有限公司，河南 新鄉453700;②鄭州大學機械工程學院，河南 鄭州450001)

內孔壁直線溝槽在機械行業中有很廣泛的應用，例如內鍵槽、直線軸承外圈軸向滾道以及內齒輪齒槽等，如圖1 和2 所示。對于精度要求越來越高的內孔壁直線溝槽，特別是導向部位和傳動部位的溝槽，如何進行更高精度的加工是迫切需要解決的問題。

1 常規內孔壁直線溝槽加工方法分析

目前，內孔壁直線溝槽的加工通常有拉削、插削、線切割等加工方式。拉削和插削需要配備專用的成形刀具，對于不同的形狀要求使用不同的刀具，而且對于小批量加工來說，刀具的成本投入很高，對于大批量來說，隨著刀具的磨損，加工精度會逐漸降低。另外，拉削和插削難以保證溝槽相對孔的位置精度(特別是同心度)，難以對淬硬后的工件進行加工。拉削在特定條件下粗糙度值最好在0.8 μm，一般粗糙度值都在1.6 μm 以下。對于淬硬的或批量較小的工件內孔壁直線溝槽加工，可以采用線切割的方式，但是此種加工方式僅限于對溝槽的精度和粗糙度要求不太高的場合使用。

2 內孔壁直線溝槽磨頭機構設計

為了解決內孔壁直線溝槽的加工中精度和粗糙度以及加工成本問題，筆者設計了一種進行內孔壁直線溝槽加工的機構。如圖3 所示，高速電動機11 通過聯軸器5 聯結該機構，聯軸器5 另一端聯結錐齒輪軸4，錐齒輪軸4 與齒輪6 嚙合，傳動方向變換，齒輪6 帶動砂輪1 轉動，利用砂輪1 進行溝槽加工。該機構與機床的進給運動相結合可磨削內孔壁上的直線溝槽、鍵槽以及內齒輪等。

與以往加工方法不同，這一機構采用小砂輪來進行溝槽磨削加工。利用砂輪磨削加工，精度和粗糙度顯著提高，而且由于砂輪可在線修形，有效降低特殊形狀、小批量、淬硬等各種情況的加工成本。而且該設計機構采用齒輪傳動保證了動力傳遞的準確性。機構內軸承和齒輪均采用油霧潤滑，可防止軸承和齒輪在高轉速情況下失效。砂輪設計線速度達45 m/s，能大大減小直線溝槽表面磨削粗糙度值。

該機構零件集成度高，結構獨特，從而可以使磨頭的外徑很小，可以對內孔壁直線溝槽如內鍵槽、直線軸承外圈軸向滾道、以及內齒輪齒槽等進行磨削加工，內孔直徑最小可以達到40 mm。與以往內孔壁直線溝槽或鍵槽用拉削或線切割等加工手段相比，粗糙度值可減小一半以上，精度可以提高十倍左右，充分滿足小規格高精度滾珠花鍵套、直線軸承、內齒輪等典型零件加工的需要。

3 結語

直線溝槽磨頭設計的實施，為內孔壁直線溝槽提供了一種新的加工方法，提高了內孔直線溝槽大批量加工時的精度，還為小批量的內孔直線溝槽加工降低了成本。