一種高精度主軸錐孔的磨削工藝方案

2013-12-23 04:33:02楊華曾鵬云

機械工程師 2013年2期

楊華，曾鵬云

（中國船舶工業集團公司第六三五四研究所，江西九江332000）

1 引言

帶錐孔的主軸是機械加工中常見零件之一，主軸莫氏錐度孔稱為工具圓錐，錐度接近1∶20，作用是傳遞扭矩和加工、檢測的精確定心。某主軸錐孔的高精度要求是該主軸的主要技術指標，錐孔磨削是主軸加工中最重要的關鍵工序。

本文通過具體分析零件結構及技術要求，設計了一種專用夾具，并以此制定出高精度主軸錐孔的磨削工藝方案。

2 主要精度指標及加工難點分析

如圖1，主軸上裝配各種精密配合零件，錐孔的位置精度（同軸度φ0.003mm）、表面粗糙度（Ra0.4）均要求較高。

圖1 某設備主軸零件簡圖

加工難點：一是如何保證錐孔與軸承位的同軸度。二是如何保證錐面的表面粗糙度。

為保證主軸錐孔的高精度指標，可選擇的精加工工藝流程主要有以下兩種：

（1）先磨錐孔后磨外圓

加工順序：精磨錐孔→配磨錐堵頭及右堵頭并裝堵頭→精磨外圓。

由于錐堵頭與錐孔采取過盈配合，當錐堵頭拆下后，錐孔會因應力釋放產生變形，影響錐孔與軸承位的同軸度以及錐面的表面粗糙度，另外，錐堵頭與錐孔的接觸面積不可能達到100%，錐孔中心線與外圓中心線并不重合，且很難通過調整得以提高，故該方法不適用。

（2）先磨外圓后磨錐孔

精磨外圓后拆下堵頭，再精磨錐孔時，典型的裝夾方法是：三爪夾主軸右端，上中心架支承左端，經找正后磨削錐孔。但是這種方法調整找正難度大，如果零件的中心高偏離磨頭砂輪的中心高，將產生雙曲線誤差，錐孔的同軸度指標仍然無法保證，同時，中心架三支點在磨削過程中摩擦精磨過的外圓，影響外圓表面粗糙度，另外，三爪夾緊力過大也會影響外圓的圓度，因此需要設計專用夾具。

3 專用夾具的設計原理分析及應用

圖3 套筒

我們設計了一種專用夾具，如圖2 所示。

專用夾具的主要部件-套筒如圖3 所示。

套筒的下端面要求表面粗糙度最大允許值Ra0.4，平面度小于0.001mm，可通過平磨后精研達到；零件設計基準軸承位外圓φ80 與主軸左端面、外圓φ108 右端面、外圓φ80g6 等配合面（見圖1）均為外圓磨床在一次裝夾中磨出，且經過粗磨、精磨兩道工序，位置精度優于圖紙要求，專用夾具以其作為定位和測量的輔助基準。

內圓磨床磁力吸盤吸套筒下端面，靠磨工裝套筒上端面，要求上下端面平行度＜0.002mm。先將零件裝入套筒內孔，套筒上端面頂靠零件φ108 外圓右端面，再用6 個M10 螺釘及壓板聯接主軸和套筒（見圖2）。校零件外圓φ80g6 及左端面跳動＜0.002mm，精調零件與專用夾具組件的位置，調整到位后擰緊螺釘。

在加工過程中，利用這種專用夾具，采取軸肩定位、整體位移找正的方法，可以保證錐孔中心線與磨頭砂輪的回轉中心線在水平方向上的等高性調整至最優。

與其他裝夾方式相比，這種精磨主軸錐孔的專用夾具組件數量少、結構簡單、加工方便，它采用合理的輔助基準過渡，通過套筒與零件幾個高精度配合面的定位和測量，便于調整找正，磨削加工精度易保證，能達到錐孔加工各項高精度技術指標要求。