蹇亞寧

(西安長基實業(yè)有限公司，陜西西安 710200)

0 引言

最近某公司在研制新型高速線材吐絲機過程中，遇到了一些工藝難度很大的零件，其特點是:零件規(guī)格大，精度高，粗糙度高，應當采用大磨床加工;錐面錐度大，一般磨床因受角度限制無法磨削。為此公司曾尋遍西安周圍的機械制造單位，找不到有條件的承制者。采用以車代磨工藝，加工的零件組裝后達不到設計要求。最后采用在CW61125E車床上加改磨頭進行磨削的工藝方案，加工的零件組裝后符合設計要求，取得了滿意的效果。

1 加工零件介紹

1.1 加工零件

所述加工難點的零件有多件，為了敘述方便，以最大最關鍵的主軸為主，添加了其它零件工藝要素，歸納成一個工藝綜合件圖，如圖1。

圖1綜合了多個零件工藝難點:大規(guī)格、高精度、高形位公差、高尺寸公差和高粗糙度。其中，外圓面用于軸承安裝或檢測同軸度;內(nèi)圓面和端面用于軸向連接件定基準，內(nèi)外圓錐面則用于圓錐面定位，保證內(nèi)外裝配件的同軸度。

1.2 工藝分析

1.2.1 工藝難點

(1)零件的高精度、高形位公差和粗糙度要求，決定只能采用磨削工藝進行加工。

(2)零件規(guī)格大，長度近1 500 mm，外徑近φ600 mm，需要選用大型機床加工。

圖1 工藝綜合件示意圖

(3)加工面的形位公差和尺寸公差要求嚴格，要求加工機床的精度要高。

(4)內(nèi)外圓錐面的錐角很大，通常內(nèi)外圓磨床能達到的錐角為10°左右，找不到轉角20°的外圓磨床，這成為找不到外協(xié)單位的根本原因;

(5)如此大規(guī)格的零件，要進行端面磨削是很困難的，更不要說找到專用的端面磨床。

1.2.2 加工方法

(1)如前所述，零件精度、形位公差、粗糙度要求高，決定了最佳的加工方法是采用相應精度的磨床進行磨削加工，但前提條件必須配備相應的磨床。

(2)對大角度內(nèi)外錐面和大內(nèi)圓面以車代磨，采用精車加工。此方案試驗2次，首次1臺外委加工，裝配后達不到要求，多次返修，勉強交付。第2次在本公司內(nèi)部加工，結果加工粗糙度和精度均達不到圖紙要求，經(jīng)試組裝證明失敗。

(3)采用技術革新方案，通過對現(xiàn)有車床進行改造，即在車床上安裝精密磨頭進行磨削加工，使其滿足外圓、大端面、內(nèi)外大錐面精密加工的要求。

2 車床改裝

2.1 選擇車床條件

(1)加工范圍能滿足加工零件的尺寸范圍。

(2)具有較高的精度，直接或經(jīng)維修、改裝后能滿足零件精度要求。

(3)最好選公司現(xiàn)有設備，以減少開支。公司現(xiàn)有CW61125E車床基本上能滿足上兩點要求，決定對該車床加裝精密磨頭進行改裝，使其能進行內(nèi)外圓磨削、端面磨削和大錐面磨削，滿足加工零件的需要。

2.2 精密磨頭選型

(1)按照滿足加工零件的需要，運行平穩(wěn)、耐用，裝卸方便，安全可靠的原則選擇精密磨頭。

(2)根據(jù)加工產(chǎn)品的需要，通過對多家磨頭技術性能指標的分析對比，最終選用山東滕州市威隆廠制造的MC－125型精密磨頭，并與該廠確定主要技術指標:

功能:內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面磨削，少量端面磨削;磨削精度:0.003;磨削粗糙度:Ra0.8;砂輪轉速:磨外圓;4 000 r/min;磨內(nèi)圓:12 000 r/min;磨外圓砂輪規(guī)格:φ250 mm×25 mm×φ32 mm;磨內(nèi)孔磨桿規(guī)格:φ30 mm×180 mm(桿徑×桿長)。

(3)在車床上安裝磨頭，在加工大錐度面時磨頭要轉大角度，有可能出現(xiàn)磨頭與加工零件或設備相碰的情況。為了避免干涉現(xiàn)象發(fā)生，進行了計算機模擬加工演示。如圖2，將最容易發(fā)生干涉的零件與MC－125磨頭及車床相關部位按比例繪圖，將車床大小拖板和磨頭創(chuàng)建為圖塊，轉動圖塊，并拖動圖塊使砂輪磨削面覆蓋整個零件加工面，通過演示證明不會發(fā)生干涉。

圖2 精密磨頭模擬加工圖

2.3 CW61125E車床檢修

用車床執(zhí)行磨床的功能存在車床精度偏低問題，而且公司僅有的一臺CW61125E車床已經(jīng)使用幾年，各項精度及性能指標已經(jīng)下降，必須進行檢修以恢復和提高車床精度。按照CW61125E車床說明書，對相關項目進行了檢修。

(2)經(jīng)檢查車床導軌平面度及在垂直平面內(nèi)縱向直線度尚可并進行了維修。

(3)對車床尾座與主軸同心度檢查并維修。

(4)對大小拖板在水平面內(nèi)移動的直線度和對主軸的垂直度進行檢修。

(5)加工試件，對試件精車外圓檢查車床加工在圓度及縱截面內(nèi)直徑的一致性，并對車床進行精度調(diào)整。

2.4 精密磨頭的安裝

卸下車床刀架，將磨頭安裝在刀架座上，用刀架定心圓柱定位，用螺母壓緊。測得磨頭砂輪軸中心低于車床主軸中心，在磨頭下面加墊塊后，使磨頭砂輪軸中心與車床主軸中心等高。

2.5 安裝錐度標準塊

(1)車床是靠調(diào)整小拖板角度加工出圓錐面的，而普通車床小拖板按刻度線調(diào)整角度，誤差大，必須采取其它措施保證加工錐度面的角度誤差，為此制作了錐度標準塊，如圖3。

表1列出了滾動軸承實驗的工況，所用的197726型軸承軸承節(jié)徑D為178.8mm，滾子直徑d為23.776 mm，滾子個數(shù)為20，接觸角為10°，由公式(1)計算得出，外圈故障特征頻率fo=67.4 Hz，滾子故障特征頻率fb=28.3 Hz。

圖3 錐度標準塊圖

圖3中，平面1是角度基準面，安裝時要使之與小拖板的運動基準面平行;平面2是不同角度的角度找正基準面，轉動小刀架使之與車床主軸(導軌)方向平行，即保證了錐面的角度。加工相互配合的內(nèi)外圓錐面，可以使同一個角度找正基準面，因此其配合角度完全一致。

(2)如圖4所示，角度標準塊安裝在小拖板(面向車床主軸)的側面上，為了保證小拖板進退的方向與錐度標準塊的角度基準面平行，必須對錐度標準塊的角度基準面與燕尾槽基準面角向檢查并保證檢測心棒的平行度。可以在檢測平臺上，用千分表檢測心棒的平行度。

若燕尾槽底面加工不規(guī)則使圖4所示的測量無法進行，可以改為測量小拖板安裝座上與圖4中2燕尾槽基準面相配合的面，先測量并調(diào)整其與車床縱向導軌的平行度;然后安裝小拖板，檢測圖4所示的A面，必要時修磨A面，使之與縱向導軌平行。

圖4 燕尾槽基準面平行度檢查圖

3 試加工確定加工工藝

3.1 加工試件

安裝上研磨頭后，為了防止磨頭在加工產(chǎn)品中出現(xiàn)較大的失誤，確認磨削精度，先車φ150 mm×1 000 mm試棒，然后用磨頭磨削外圓，通過測量試棒外圓，圓度合格，錐度超差，分析確認是因為車床頂尖中心線與主軸中心中心線不同軸造成的，對車床頂尖座進行了調(diào)整。

3.2 選定冷卻液

試磨削，干磨削表面粗糙度達不到Ra0.8，采用國產(chǎn)牙爵士牌冷卻液冷卻后，表面質(zhì)量明顯提高，達到Ra0.8。

3.3 確定工藝

(1)磨削砂輪

外圓磨削:采用白鋼玉砂輪;規(guī)格:φ250 mm×25 mm×φ32 mm;磨削內(nèi)圓孔:采用圓柱白鋼玉砂輪;規(guī)格:φ50mm×37mm×φ15mm;磨削端面:采用碗形白鋼玉砂輪，規(guī)格:φ75 mm×6 mm×φ10 mm;端面磨削:先后試用多種砂輪，最后選定碗形的白鋼玉砂輪，效果最佳。

(2)磨削工藝參數(shù)

CW61125E車床轉速:5～8 r/min;外圓磨削速度:300 m/min;吃刀量:0.04～0.05 mm;走刀速度: 0.10 mm/r;內(nèi)孔磨削速度:250 m/min;吃刀量:0.02～0.03 mm;走刀速度:0.10 mm/r;端面磨削速度: 250 m/min;吃刀量:0.01～0.02 mm;走刀速度:0.10 mm/r;端面磨削磨頭轉角5°(即小拖板轉5°角)。

(3)冷卻液 采用國產(chǎn)爵士牌冷卻液

4 改造后效果

(1)零件加工后經(jīng)質(zhì)量檢查，采用車床磨頭磨削加工的零件尺寸精度形位公差及粗糙度均達到了圖紙要求。

(2)圖1與圖2所示的零件組裝后長達2 400 mm，其同軸度達到φ 0.02 mm，一次合格，達到圖紙裝配結果要求。

(3)實際證明在CW61125E車床上加裝精密磨頭進行高精度大錐度面、大內(nèi)外圓面及端面加工的技術改造是成功的，攻克了技術難題，實現(xiàn)了公司研制產(chǎn)品的自主加工。

(4)加改磨頭改造的經(jīng)驗，可以為大型車床制造廠借鑒，今后制造大型車床時，可以附帶磨頭附件，以擴展車床的功能。

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