江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校 江蘇江陰 214400

1 序言

設(shè)備維修過程中經(jīng)常會遇到圓錐孔配合面損壞或者圓錐配合面安裝質(zhì)量和精度要求較高的重大設(shè)備，這時需要對圓錐配合面進(jìn)行磨削修復(fù)或研磨。在缺少專業(yè)磨床的情況下，或委托外加工，或手工磨削。這樣就造成了加工周期長和費用高的問題，同時質(zhì)量也難以保證。為此設(shè)計了一套應(yīng)用在車床上的小型簡易磨削裝置，將該磨削機(jī)構(gòu)固定于車床的刀架上，實現(xiàn)圓錐孔配合接觸面的磨削。

2 空心軸錐孔配合表面拉花損壞

某型號車床的空心主軸（見圖1）前段用于安裝頂尖時存在頂尖無法塞緊并偏斜的故障。為此需對主軸莫氏錐度的圓錐孔重新加工，需重新磨削錐度以確保錐孔與頂尖錐軸緊密配合。

圖1 車床主軸結(jié)構(gòu)

該主軸錐孔用于安裝頂尖，精度及表面質(zhì)量要求較高，表面粗糙度值R a要求達(dá)到0.8μm以下，一般采用磨床磨削來實現(xiàn)。這就需要對車床傳動系統(tǒng)進(jìn)行拆解，將主軸夾持到磨床上進(jìn)行磨削錐孔，這個方案不僅費時費力，而且必須有磨床設(shè)備才可以。

3 圓錐孔面修復(fù)解決方案

為了解決上述問題，可在不拆卸車床主軸的情況下，直接用手持式電動砂輪磨削加工錐孔面。該方法適應(yīng)于小面積磨削修復(fù)，但質(zhì)量的好壞取決于操作人員的水平及熟練程度，無法保證所需錐度。那么能否設(shè)計一套磨削裝置就可以快速地修復(fù)該錐面呢？以此為目的，繼續(xù)探索。

如圖2所示，車床的刀架通過刀架小滑板、大滑板可以實現(xiàn)縱橫向運(yùn)動，假如能把手持式樣電動砂輪夾持在方刀架上，就可以擺脫人手直接操作砂輪機(jī)。通過刀架滑板可以高速、精確地控制砂輪機(jī)進(jìn)行磨削加工。但由于方刀架無法夾持電動砂輪機(jī)，故設(shè)計了一套替換方刀架且驅(qū)動砂輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)磨削加工的裝置（簡稱磨削裝置）。

圖2 車床刀架結(jié)構(gòu)

該磨削裝置如圖3所示，高速電動機(jī)通過輪系帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)磨削加工，裝置的砂輪、轉(zhuǎn)動軸和電動機(jī)安裝在同一支架上，支架的底座設(shè)計了與原方刀架固定螺栓相配合的定位孔，底座插進(jìn)定位臺肩后，轉(zhuǎn)動底座使側(cè)面與滑板的側(cè)面對齊即可快速準(zhǔn)確地定位磨削裝置（見圖4、圖5）。

圖3 磨削裝置結(jié)構(gòu)

圖4 車床刀架定位

圖5 磨削裝置底座

由于需磨削的錐孔深度較大（約為200mm），所以轉(zhuǎn)動軸的懸伸尺寸也相應(yīng)較長，結(jié)構(gòu)如圖6所示。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于軸承離砂輪較遠(yuǎn)，砂輪高速旋轉(zhuǎn)磨削工具表面時，砂輪會出現(xiàn)較大跳動，磨削表面質(zhì)量無法滿足要求。分析可知產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是轉(zhuǎn)動軸剛性不足，但如果直接增大轉(zhuǎn)動軸直徑，軸承及軸承座（底座）也會相應(yīng)增大，裝置將很笨重。為此，在傳動軸外加裝一根軸套，軸承安裝在軸與軸套之間，軸套安裝于底座（見圖7），安裝的方式采用夾持方式（見圖8）。即在底座上鉆或鏜出與軸套外徑一樣的孔，然后從外面把孔剖開，將軸套插入孔內(nèi)，通過擰緊夾持螺栓就可以固定住軸套，使其與底座成為一體。

圖6 磨削軸結(jié)構(gòu)Ⅰ

圖7 磨削軸結(jié)構(gòu)Ⅱ

圖8 磨削裝置結(jié)構(gòu)

電動機(jī)與砂輪之間傳動采用平帶傳動。該方式與齒輪傳動相比，具有傳動比易于調(diào)整、傳輸速度高的特點；與V帶傳動相比，具有傳送帶更換方便、結(jié)構(gòu)簡單和傳動輪加工方便等特點。由于磨削不同材料砂輪需要的磨削速度也不一樣，所以傳動系統(tǒng)需要調(diào)速，該裝置采用的方式為更換不同尺寸的平帶輪，如圖9所示。

圖9 傳動方式

為了提高傳遞效率，平帶需有一定的張緊力，安裝電動機(jī)螺栓的螺栓孔采用長槽型（見圖8），可調(diào)整電動機(jī)中心與砂輪軸中心以實現(xiàn)平帶的張緊。

裝置安裝操作：拆除方刀架，將裝置底座空孔對準(zhǔn)小滑板將螺栓插入，旋轉(zhuǎn)磨削裝置使底座側(cè)面與滑板的側(cè)面對齊，緊固螺母即可；電動機(jī)接通電源，檢查轉(zhuǎn)動情況、振動情況無異樣即完成安裝。

該磨削裝置除了能磨削圓柱面外，也能磨削圓錐面，磨削圓柱面操作與車削加工操作一樣；當(dāng)磨削標(biāo)準(zhǔn)圓錐面時，可采用標(biāo)準(zhǔn)的成型砂輪直接磨削。具體方法為：磨削裝置安裝到滑板后，松開小滑板緊固螺母，轉(zhuǎn)動小滑板至所需角度（可參考大滑板平面上的刻度，見圖10），然后操作小滑板進(jìn)給即可磨削錐度面。

該磨削裝置高效高質(zhì)量地修復(fù)了車床主軸錐孔，大大縮短了修理周期，原修理周期需1～2d（外包加工則需要更長時間），采用該裝置只需要1h左右，而且不產(chǎn)生額外的加工成本和人工成本，車床操作員即可自行完成加工。

圖10 角度調(diào)節(jié)刻度

該裝置除了修復(fù)主軸錐孔外，裝置轉(zhuǎn)動180°后也能對車床的尾座錐孔進(jìn)行加工，同理，只要能夾持到主軸卡盤上的工件也均能加工。

4 結(jié)束語

車床應(yīng)用該磨削裝置的方案，在使用中實現(xiàn)了磨床的部分功能；擁有該裝置就相當(dāng)于多了一臺隨時可拆卸的簡易磨床，實現(xiàn)了按質(zhì)高效修復(fù)加工件的目標(biāo)，提高了生產(chǎn)效率。對企業(yè)來說不僅達(dá)到了降本增效的目的，通過技術(shù)改造，還提高了員工鉆研技術(shù)的創(chuàng)新意識，弘揚(yáng)了工匠精神。