鄒友民,唐元玉

(1.衡陽(yáng)紡織機(jī)械有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421007；2.衡陽(yáng)北方光電信息技術(shù)有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421001)

0 引言

衡陽(yáng)紡織機(jī)械有限公司是一家專業(yè)從事特種軸承及各類錠子研發(fā)、制造的大型企業(yè)。2016年末，公司接到客戶訂單，要求訂制一種采用兩列高精度深溝球軸承作為支承的倍捻錠子。該錠子制造精度要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加油周期長(zhǎng)，維護(hù)保養(yǎng)方便，使用壽命長(zhǎng)。

1 問(wèn)題描述

根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)并制作的樣品錠子進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)紗孔相對(duì)于心軸中心偏離較大，最大跳動(dòng)量達(dá)0.3 mm，遠(yuǎn)超客戶對(duì)心軸(如圖1所示)導(dǎo)紗孔與大外圓基準(zhǔn)最大跳動(dòng)量為0.08 mm的要求，嚴(yán)重影響成紗質(zhì)量，要求改進(jìn)。

圖1 G327B-02型倍捻錠子心軸示意

2 原因分析

2.1 心軸結(jié)構(gòu)及材質(zhì)

G327B-02型倍捻錠子心軸是細(xì)長(zhǎng)件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其大外圓上磨兩溝道，中外圓上銑環(huán)型鍵槽，小外圓上鉆細(xì)長(zhǎng)孔，這些都導(dǎo)致心軸剛性差，加工過(guò)程中極易彎曲變形[1]。心軸中外圓上的環(huán)型鍵槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度不均勻，熱處理淬火時(shí)，最容易因應(yīng)力集中造成彎曲變形。

心軸采用GCr15軸承鋼[2]，熱處理淬火后硬度達(dá)61 HRC～65 HRC，且環(huán)型鍵槽處應(yīng)力相對(duì)集中，校調(diào)時(shí)易從此處斷裂，所以校調(diào)難以進(jìn)行。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，心軸小外圓相對(duì)于大外圓的跳動(dòng)量已經(jīng)達(dá)到0.2 mm～0.3 mm[3]。

2.2 制作工藝流程

對(duì)于臺(tái)階心軸，公司常規(guī)的制造工藝流程為：毛坯加工→熱處理→粗磨大外圓→半精磨大外圓→以大外圓為基準(zhǔn)采用履式夾具磨中外圓→以大外圓為基準(zhǔn)采用履式夾具磨小外圓→靠磨端面→精磨大外圓→磨雙溝道→超精雙溝道→總檢入庫(kù)。從該工藝流程可以看出，倍捻錠子心軸加工均以大外圓為基準(zhǔn)。這樣做雖然能很好地控制大、中、小三檔外圓的跳動(dòng)，但熱處理淬火所產(chǎn)生的彎曲變形卻得不到修復(fù)，造成倍捻錠子心軸大外圓對(duì)導(dǎo)紗孔的跳動(dòng)量超差。為此，筆者經(jīng)深入探討，對(duì)原工藝進(jìn)行改進(jìn)[4]。

3 工藝改進(jìn)

為了確保倍捻錠子大、中、小三檔外圓與導(dǎo)紗孔的跳動(dòng)量，筆者對(duì)原工藝進(jìn)行優(yōu)化。其制造工藝流程修正為：毛坯加工(注：心軸毛坯兩端各留6 mm作為夾持段)→熱處理→外圓磨床一次夾持校正磨大、中、小三檔外圓→割斷夾持段→靠磨端面→磨雙溝道→超精雙溝道→總檢入庫(kù)。

公司外圓磨床自帶的卡盤都是普通的三爪卡盤，雖然能自動(dòng)定心，但無(wú)法校調(diào)偏心的零件。為便于外圓磨床夾持校正心軸，筆者設(shè)計(jì)并制作兩個(gè)如圖2所示的四點(diǎn)調(diào)整套。該調(diào)整套的內(nèi)孔D為其所需夾持的心軸外圓直徑，Δ為心軸最大彎曲變形量，該調(diào)整套上均勻分布4個(gè)便于調(diào)整心軸跳動(dòng)的螺紋孔。

圖2 四點(diǎn)調(diào)整套

該四點(diǎn)調(diào)整套使用方法如圖3所示。使用時(shí)，首先在倍捻錠子心軸的兩端分別裝上合適的四點(diǎn)調(diào)整套2和7，并分別擰入4個(gè)M4內(nèi)六角螺釘。然后將左邊四點(diǎn)調(diào)整套2裝入外圓磨床自帶的三爪卡盤內(nèi)，再將右邊四點(diǎn)調(diào)整套7裝配到外圓磨床自帶的尾座彈性頂尖上。接著安裝磁性表架，用千分表測(cè)量倍捻錠子心軸淬火后發(fā)生變形最嚴(yán)重的中外圓位置。分別調(diào)整8個(gè)M4內(nèi)六角螺釘，使千分表所測(cè)量的跳動(dòng)量不大于0.05 mm。利用四點(diǎn)校正方法，以倍捻錠子心軸的中小外圓為基準(zhǔn)，通過(guò)人為調(diào)整大外圓的偏心量來(lái)磨削外圓，從而達(dá)到校正大外圓對(duì)導(dǎo)紗孔的跳動(dòng)量。調(diào)整完畢后，擰緊內(nèi)六角螺釘，一次性將心軸的大、中、小三檔外圓全部磨出。由于是一次裝夾，所以磨削完畢后，三檔外圓的同軸度都在0.01 mm以內(nèi)；且導(dǎo)紗孔對(duì)大外圓的跳動(dòng)不大于0.06 mm，滿足客戶要求。

1—三爪卡盤；2—左邊四點(diǎn)調(diào)整套；3—調(diào)節(jié)螺絲；4—倍捻錠子心軸；5—指示計(jì)；6—調(diào)節(jié)螺絲；7—右邊四點(diǎn)調(diào)整套；8—彈性頂尖。圖3 利用“四點(diǎn)調(diào)整套”調(diào)整示意

在心軸加工過(guò)程中，需注意以下問(wèn)題：① 熱處理淬火時(shí)，要求將心軸懸吊淬火，以減少心軸彎曲變

形；② 尾座采用彈性頂尖，當(dāng)工件受切削熱而伸長(zhǎng)時(shí)，頂尖能軸向伸縮，以減少工件的彎曲變形；③ 磨削外圓過(guò)程中，采用高速小進(jìn)刀量的方法，以減少工件彎曲變形；④ 外圓加工完畢后，需用線切割或者硬質(zhì)合金車刀將夾持段割斷，并靠磨端面。

4 工藝改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

4.1 操作方便，加工效率高。只需一次裝夾即可將倍捻錠子心軸大、中、小三檔外圓一次性磨出。

4.2 加工精度高。因三檔外圓是一次裝夾成型的，基準(zhǔn)統(tǒng)一，所以其同軸度高，心軸外圓對(duì)導(dǎo)紗孔的跳動(dòng)量也能得到很好保證。

4.3 調(diào)整方便。只需一個(gè)千分表，調(diào)整8個(gè)M4內(nèi)六角螺釘，即將心軸變形校正好，非常方便、快捷。

4.4 生產(chǎn)成本降低。無(wú)需重新購(gòu)買四爪卡盤，只需利用現(xiàn)有的機(jī)床及配件，再制作簡(jiǎn)單的四點(diǎn)調(diào)整套，就可滿足工藝要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)制造工藝的改進(jìn)和新工裝的使用，確保了倍捻錠子大、中、小三檔外圓與導(dǎo)紗孔的跳動(dòng)量，后續(xù)批量制造的倍捻錠子心軸均能滿足客戶要求。改進(jìn)后的倍捻錠子心軸制造工藝具有操作方便、加工效率高、加工精度高、調(diào)整方便以及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。

[1] 成大先，王德夫，姬奎生，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 姚穆.紡織材料學(xué)[M].3版.北京：中國(guó)紡織出版社，2009.

[3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備維修專業(yè)學(xué)會(huì).機(jī)修手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1977.

[4] 孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.