山東博特精工股份有限公司 （濟(jì)寧 272071） 張啟義 季紅麗 秦 鵬

在自動(dòng)換刀的機(jī)床設(shè)計(jì)中，比較常用的主軸端部結(jié)構(gòu)為7∶24錐度定位，這種結(jié)構(gòu)錐孔和刀具錐柄并不自鎖，要靠安裝在主軸法蘭盤端面鍵槽內(nèi)的鍵傳遞扭矩，對(duì)端面鍵槽的對(duì)稱度要求較高，一般為0.020～0.030mm。主軸法蘭盤一般情況下為圓形，可以通過(guò)在鍵槽內(nèi)放置量塊，用千分尺測(cè)量量塊端面至法蘭盤外圓距離的方式，來(lái)檢測(cè)端面槽的對(duì)稱度；而對(duì)于方形、矩形、六方形等異形法蘭盤結(jié)構(gòu)形式的主軸，其端面鍵槽的檢測(cè)則無(wú)法通過(guò)以上方式進(jìn)行。在單件或小批量加工時(shí)可以通過(guò)將工件放置在檢驗(yàn)平臺(tái)上，用V形架定位，使用帶百分表的測(cè)量架來(lái)檢測(cè)端面鍵槽的對(duì)稱度，但這種方式檢測(cè)過(guò)程繁瑣，在工件的加工過(guò)程中要反復(fù)進(jìn)行4～5次的工件裝卸，才能完成工件的加工。為方便該類型零件的加工、檢測(cè)，根據(jù)此類工件的加工特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種專用對(duì)稱度檢具。

1. 零件結(jié)構(gòu)及加工特點(diǎn)

圖1 零件示意圖

如圖1所示，為該類零件的示意圖，法蘭盤為方形結(jié)構(gòu)，寬度為H，需在淬火前加工至尺寸，端面槽寬B、深度h，對(duì)安裝軸頸D的對(duì)稱度為0.03mm，表面粗糙度值Ra=0.8μm。該類零件的工藝流程為：零件粗加工→零件半精加工→銑四方→銑端面槽→鉆端面孔→淬火→零件精加工→磨端面槽。端面槽的磨削使用導(dǎo)軌磨床，以V形架夾持安裝基準(zhǔn)軸頸D，工件與工作臺(tái)呈T形布置，使工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與端面槽位置平行，加工前應(yīng)找正工件安裝基準(zhǔn)軸頸上母線、側(cè)母線，并對(duì)粗加工的端面槽進(jìn)行找正，以保證加工余量的均勻。在加工過(guò)程中應(yīng)不斷測(cè)量槽寬尺寸、對(duì)稱度尺寸，并綜合考慮余量，最終保證槽寬尺寸、對(duì)稱度、表面粗糙度全部合格。

2. 檢具設(shè)計(jì)原理

傳統(tǒng)的端面槽對(duì)稱度檢驗(yàn)方法是通過(guò)在檢驗(yàn)平板上，使用V形架支承工件，將支承軸頸母線找平以及將端面槽找平后，使用帶支架的指示表檢驗(yàn)端面槽兩側(cè)的高度差，來(lái)計(jì)算端面槽的對(duì)稱度。其檢驗(yàn)的基準(zhǔn)是檢驗(yàn)平板，工件的定位以平板為基準(zhǔn)，檢驗(yàn)端面槽的高度差也是以平板為基準(zhǔn)，端面槽對(duì)稱度基準(zhǔn)由支承軸頸轉(zhuǎn)變?yōu)闄z驗(yàn)平板，這種檢驗(yàn)方式要經(jīng)過(guò)兩次基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，需在專門的檢驗(yàn)平板上進(jìn)行，檢驗(yàn)過(guò)程比較繁瑣，并且無(wú)法在加工機(jī)床上實(shí)行在線測(cè)量，整個(gè)加工過(guò)程中需裝卸工件4～5次方可完成。為便于在線測(cè)量鍵槽的對(duì)稱度，設(shè)計(jì)了如圖2所示的專用檢具，檢具由量塊、垂直導(dǎo)軌、指示表支架、手柄、百分表、校對(duì)量塊等組成。其測(cè)量原理為通過(guò)量塊直接接觸端面槽側(cè)面，通過(guò)導(dǎo)軌和支架將指示表直接接觸支承軸頸外圓，使用校對(duì)量塊對(duì)百分表觸頭與量塊距離的校對(duì)，可以直接測(cè)量端面槽與支承軸頸的距離，通過(guò)計(jì)算端面槽兩側(cè)的差值，就可以得到端面槽對(duì)稱度的數(shù)值。量塊的作用是支承整套檢具，其底面與端面槽側(cè)面接觸，量塊的高度略小于工件槽寬，以便于檢具在槽內(nèi)左右滑動(dòng)，量塊的上下表面的平行度應(yīng)≤0.005mm，側(cè)面對(duì)上下表面的垂直度≤0.01mm。導(dǎo)軌應(yīng)垂直安裝，其作用為支承支架、指示表，可根據(jù)工件法蘭盤大小，以及軸頸尺寸上下調(diào)節(jié)指示表支架位置，調(diào)整完畢后分別用螺釘將支架和指示表固定。校對(duì)量塊的高度H根據(jù)槽寬B、軸頸尺寸D來(lái)確定，其計(jì)算方式為

圖2 異形法蘭盤端面鍵槽對(duì)稱度檢具

H = B/2 + D/2

式中，H為校對(duì)量塊高度；B為工件槽寬；D為工件安裝軸頸尺寸。

計(jì)算時(shí)應(yīng)綜合考慮槽寬公差、軸頸尺寸公差、對(duì)稱度要求。校對(duì)量塊應(yīng)在精密平面磨床上平磨上下平面，并進(jìn)行研磨，使其上下表面的平行度小于等于0.005mm。

3. 對(duì)稱度的檢驗(yàn)方法

在檢驗(yàn)前根據(jù)工件法蘭盤及軸頸尺寸，將指示表支架調(diào)整到合適的位置，并將檢具、校對(duì)量塊放置在檢驗(yàn)平板上，使百分表觸頭接觸校對(duì)量塊的上表面，使量塊貼緊檢驗(yàn)平板左右移動(dòng)，微調(diào)百分表位置，使百分表壓表0.5～0.8mm，在百分表觸頭接觸校對(duì)量塊的情況下，將表盤調(diào)整到零位。然后放置在平穩(wěn)處，注意不要使檢具歪倒或用重物碰壓，一旦改變了百分表的位置，就需要重新校對(duì)。

在加工過(guò)程中，先將工件端面鍵槽的一側(cè)及底面磨平，如圖3所示，將對(duì)稱度檢具放置在槽內(nèi)，使量塊緊貼端面鍵槽的側(cè)面與底面，左右移動(dòng)對(duì)稱度檢具，記錄百分表經(jīng)過(guò)軸頸最高點(diǎn)時(shí)的讀數(shù)，與零位的差值就是須去除的余量，一般在加工過(guò)程中需再測(cè)量一次。加工完成一側(cè)后，將工件旋轉(zhuǎn)180°，再重復(fù)以上步驟，就可以完成另外一側(cè)的加工與測(cè)量。

圖3 異形法蘭盤端面槽對(duì)稱度檢驗(yàn)示意圖