双偏心半球阀阀芯研磨轨迹的分析与实现

双偏心半球阀密封面的研磨采用如图1(a)所示的凸凹圆弧对偶研磨。为保证研磨质量，研具的磨损应均匀，工件表面上各点研磨行程应一样，工件上任一点的运动轨迹应不断变化，尽量遍及整个研具表面。通过模拟实验及实践证明：研磨轨迹为正弦波轨迹，其几何精度、表面质量可以 达到较高的水平。正弦曲线轨迹的优点是轨迹不易重复，磨削条纹能够有规律地交错，砂粒尖刃容易钝化，有利于减小表面粗糙度值。研磨轨迹能遍及球面表面，就能较好保持阀芯环状球面的圆度。

要实现正弦波研磨轨迹，可以根据研具和工件的相对运动关系来实现。将研具和工件的相对运动分解为3个运动，即研具的转动n1、双偏心半球阀阀芯的转动n2和阀芯的摆动n3。为使研具在研磨中有较好的嵌砂性能，将研具放在工件的下面，如图1(a)所示。当阀芯按正弦波规律摆动时，磨粒轨迹为类似于振动衰减的正弦波，如图1(b)所示。若阀芯只作正弦波规律往复摆动，其磨削、磨损、去除材料量等产生严重不均匀，双偏心半球阀阀芯的面轮廓度、表面粗糙度就很难达到均匀一致，不能满足要求。为解决此问题，让阀芯有一转速n2，不断变动其自身位置，以保证整个球面的研磨、磨损等达到均匀一致，研磨轨迹如图1(c)所示。

(a)研磨运动分析                                     (b)研磨运动轨迹                              (c)复合研磨轨迹

图1双偏心半球阀阀芯研磨运动原理

影响双偏心半球阀阀芯研磨效率、研磨质量的主要因素有研磨速度、研磨压力以及磨料等。研磨速度增大能提高 研磨效率，但速度过高时，由于离心力作用，使研磨剂甩出工作区，研磨运动平稳性降低，研具磨 损加快，从而降低研磨加工精度。在一定范围内增加研磨压力可提高研磨效率，当压力大到一定值时，由于磨粒破碎及研磨接触面积增加，实际接触点的接触压力不成正比增加，研磨效率提高并不 明显；另一方面，对于同样的磨粒，研磨压力减小对降低表面粗糙度值有利。为此，在进行研磨装 置设计时，除考虑了研磨正弦波轨迹的实现外，还应注重对研磨速度和研磨压力的控制。