沈機集團昆明機床股份有限公司 (云南 650203) 朱寶民 胡映秋 王炳雄

鏜軸錐孔磨夾具的設計應用

沈機集團昆明機床股份有限公司 (云南 650203) 朱寶民 胡映秋 王炳雄

鏜軸是臥式鏜床主軸軸系上的關鍵零件之一，其精度的高低直接影響著整臺機床的精度。鏜軸端頭錐孔是安裝刀具的主要基面，錐孔 (7∶24)的圓度、圓柱度要求較高，錐孔精度的高低直接影響著機床加工零件的精度。

我公司臥式鏜床鏜軸的外圓尺寸是φ110 mm×2600 mm和φ130 mm×3000 mm，鏜軸前端頭均有7∶24錐孔 (錐度角為8°17'50″)，加工過程中需要粗磨、半精磨錐孔 (精磨工序安排在總裝后進行)。傳統(tǒng)加工錐孔的方法是用三爪軟夾夾緊一端，靠錐孔端用中心架做輔助支承，搬動床身角度為8°17'50″進行加工 (短軸類)。然而我公司大規(guī)格普通萬能磨床的工作臺最大旋轉(zhuǎn)角度為2°，不能轉(zhuǎn)到8°17'50″，所以不能實現(xiàn)7∶24錐孔的加工。為了解決這一問題，通過深入分析研究現(xiàn)有磨床和鏜軸錐孔磨削工藝，設計了一套鏜軸錐孔磨夾具。通過錐孔磨夾具在普通萬能磨床上可實現(xiàn)長徑比較大的鏜軸類零件的錐孔加工，確保其錐孔精度達到要求。

1.鏜軸錐孔磨夾具的結(jié)構(gòu)和工作原理

(1)鏜軸錐孔磨夾具的結(jié)構(gòu) 該磨夾具由夾具體和傳動裝置組成，圖1為裝夾鏜軸后磨錐孔的工作狀態(tài)。夾具體包括定位裝置和夾緊裝置，如圖2所示，傳動裝置如圖3所示。

圖1 鏜軸錐孔磨夾具

圖2 鏜軸錐孔磨夾具體

底座6通過壓板4、六角頭螺釘5固定在普通萬能磨床床身上，通過夾緊和松開六角頭螺釘5來調(diào)整夾具的軸向位置，從而找到適合的軸向加工距離。指板2由內(nèi)六角頭螺釘1固定在轉(zhuǎn)座8上。轉(zhuǎn)座8由平墊圈10、彈簧墊圈11和內(nèi)六角頭螺釘12固定在底座6上，通過調(diào)整轉(zhuǎn)座8以及心子23對應指板2上的刻度就可以找正鏜軸錐孔的錐度角度，從而實現(xiàn)7∶24錐孔的加工。軸承座9由內(nèi)六角頭螺釘12和圓柱銷7固定在轉(zhuǎn)座8上。帶輪25由普通平鍵24固定在空心軸26上?？招妮S26由兩端軸承座9，上蓋17，平墊圈14，螺母15、30和活節(jié)螺釘16，擋圈21、28，螺釘20、27、29、32固定在軸承座 9上。通過擋圈21、28防止空心軸26軸向移動。

傳動裝置由交流電動機、蝸輪蝸桿減速機和帶輪組成，交流電動機和蝸輪蝸桿減速機統(tǒng)一安裝在一底座上，再一起安裝固定在鏜軸錐孔磨夾具底座6上。通過V形帶和帶輪25傳遞動力，再由普通平鍵24把動力傳遞到空心軸26上 (鏜軸與空心軸26由8顆銅螺釘27緊固)，從而帶動空心軸旋轉(zhuǎn)，進行鏜軸錐孔的磨削加工。

圖3 傳動裝置示意圖

(2)夾具的定位、夾緊方式 空心軸與鏜軸間隙小，容易校正，但間隙太小，裝入鏜軸不方便，故保證空心軸與鏜軸間隙在0.2～0.5 mm較合適。鏜軸裝入空心軸后，通過空心軸上前、后8個銅螺釘，校正鏜軸前、后端的跳動在0.02 mm內(nèi)，并對鏜軸定位、壓緊緊固，限制5個自由度。

用銅螺釘定位壓緊，對工件外圓表面磨損小，能使工件的定位基準線與空心軸的中心線重合，而不受定位基準直徑誤差的影響，安裝調(diào)整方便，如圖4所示。

圖4 夾具的定位、夾緊示意圖

通過前、后端共8顆銅螺釘對鏜軸的壓緊，壓緊力的方向垂直于鏜軸的定位基準面，使鏜軸在加工過程中不會產(chǎn)生移動和振動現(xiàn)象，容易保證錐孔加工的高精度。

(3)錐孔磨夾具的定位誤差分析 鏜軸錐孔磨削精度與夾具的安裝精度有較大關系，鏜軸錐孔磨夾具的回轉(zhuǎn)中心與機床的回轉(zhuǎn)中心誤差是影響錐孔磨削精度的主要因素。所以在安裝夾具時要使鏜軸錐孔磨夾具的回轉(zhuǎn)中心與機床的回轉(zhuǎn)中心誤差最小，才能滿足鏜軸錐孔磨削的精度要求。

機床中心高:H(正向)，H1(側(cè)向)

夾具中心高:h(正向)，h1(側(cè)向)

H(正向)-h(正向)=0.005(mm)

H1(正向)-h1(側(cè)向)=0.005(mm)

要保證以上要求，我們通常采用的方法是實際測量出機床的中心高尺寸H(正向)，H1(側(cè)向)，半精加工夾具底座時按照機床中心高尺寸加工，留出精加工余量，精加工采用手工配鏟夾具底座正、側(cè)向的方法，來保證夾具底座中心高與機床中心高的誤差要求。

2.鏜軸錐孔磨夾具的操作方法

該鏜軸錐孔磨夾具的操作方法如下:首先，根據(jù)鏜軸外圓直徑的實際尺寸，選擇相應的空心軸，調(diào)整六角頭螺釘，確定夾具在磨床上的軸向尺寸，然后把夾具安裝在磨床床身上;其次，根據(jù)鏜軸外圓直徑的大小，調(diào)整好銅螺釘?shù)妮S向位置，裝入鏜軸，校正鏜軸前、后軸頸外圓跳動在要求范圍內(nèi)，緊固銅螺釘。校正定位后，由安裝在夾具體底座上的傳動裝置通過帶輪帶動空心軸旋轉(zhuǎn)，即帶動鏜軸旋轉(zhuǎn);最后由高速旋轉(zhuǎn)的磨頭對鏜軸錐孔進行磨削加工，從而實現(xiàn)以鏜軸軸頸外圓為基準對鏜軸錐孔的磨削加工，保證鏜軸外圓與錐孔的同軸度及錐孔自身的圓度、圓柱度要求。

在整個磨削加工過程中對夾緊力和著力點進行優(yōu)化匹配，并選用合理的磨削用量和冷卻方法，保證加工時零件變形小，最終保證鏜軸加工后的高精度和精度穩(wěn)定性。

3.結(jié)語

該錐孔磨夾具具有以下優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適應范圍廣泛，制造成本低;能夠充分利用現(xiàn)有設備，不需要新投入特殊設備，節(jié)約了設備投入成本。

該錐孔磨夾具實現(xiàn)了在普通萬能磨床上加工長徑比較大的軸類零件的錐孔，解決了大角度錐孔磨削加工難題;實現(xiàn)了臥式鏜床系列鏜軸的批量生產(chǎn)，保證了錐孔加工的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，為公司經(jīng)濟效益的持續(xù)增長創(chuàng)造了條件。

20131208)