錐度檢具加工精度影響因素分析及對策

韓守連

摘 要：為滿足抽油機電動機皮帶輪錐孔加工精度要求，進行了針對錐度檢具在加工過程中精度難以保證的原因分析，確定了相應的解決對策。現場應用表明：采取相應的對策能確保加工出滿足技術要求、高精度的錐度檢具。

關鍵詞：電動機 皮帶輪 錐度檢具 檢測精度

中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0070-02

電動機皮帶輪零件是抽油機的重要組成零件之一，錐孔的尺寸和精度要求是零件的關鍵尺寸，當錐孔加工完畢后，需要用錐度檢具進行檢查，錐度檢具是保證加工出高標準、高精度并符合技術要求的電機皮帶輪零件關鍵量具之一[1]。本文以某型號抽油機電動機皮帶輪為例，對其錐孔在加工過程中運用錐度檢具檢測的情況進行分析。

皮帶輪錐度檢具檢測皮帶輪過程如圖1所示，其圓錐表面為1︰10的錐體，量規長度為115 mm，錐面大端直徑為100 mm，表面粗糙度值Ra=0.8 pm，圓度為1 pm，直線度為2 pm；同時要求皮帶輪與錐度檢具接觸面達90%以上。

1 削磨加工過程技術問題

1.1 磨削錐度檢具時出現的問題

（1）1︰10圓錐表面出現周期性的振紋。

（2）硬度不均勻（表面色澤不均勻）。

（3）1︰10圓錐母線出現中間凹凸的現象，使圓錐表面直線度超差。

（4）接觸面積達不到技術要求，不均勻（靜置一段時間后會發生變化）。

1.2 采取的措施

（1）調整加工機床，以提高機床精度，減少機床誤差。

采取調整磨頭主軸軸承間隙（或更換精度更高的軸承）；調整主軸電動機位置及傳動帶緊張度，使磨頭與電動機之間傳動更平穩，以減少系統振動而造成零件上產生的振紋。調整頭架及尾座部分精度，提高傳動機構精度及零件在磨削過程中的運動精度。檢測工作臺的運動精度，清除工作臺爬行現象，減少零件軸向運動誤差。檢查機床的潤滑系統及液壓系統是否可靠平穩，必要時更換潤滑油和液壓油。

（2）零件在加工前，機床應作30 min以上的空運轉，以使機床整個系統達到熱平衡，從而消除或減少由于機床熱變形引起的加工誤差。

（3）合理的選擇和使用工裝。在磨削錐度檢具時選擇尚未磨損過的頂尖（60°固定頂尖）和剛性較好的雞心夾頭，從而保證錐度檢具在磨削時定位良好，回轉平穩可靠。

（4）注重加工刀具（砂輪）的修整。在粗加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆進行砂輪的修整，同時給足高速磨削液。在精加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆及油石進行砂輪的修整，以此在砂輪表面獲得更多等高微刃，此方法可以使錐度檢具錐面精加工磨削表面粗糙度達到：Ra=0.02～0.04 pm。

（5）磨削錐度檢具時首先保證中心孔的精度。研磨錐度檢具兩端中心孔，保證中心孔與頂尖有良好的接觸，這樣可以獲得良好的定位和運動回轉精度，消除因中心孔圓度誤差值超差而，不符合加工要求而造成的錐度檢具圓度值超差的問題；選擇適當的粗、精磨削加工余量，減少加工應力的產生而造成的錐度檢具變形；選擇適當的工作臺移動速度（80～100 mm/min），零件的回轉速度（8～10 mm/min）；選擇適當的磨削參數：精磨時砂輪速度為30 n/s、工件速度為10 m/min、磨削厚度為0.02～0.03 mm、無火花磨削次數為8～10次；在磨削加工過程中給足高速磨削液，粗磨時選用濃度較低的削磨液；精磨時選用濃度較高的削磨液；并密切注意磨削液的清潔變化，否則會因磨削液太臟影響表面粗糙度。

（6）為解決錐度檢具材料硬度不均勻的現象，增加低溫回火熱處理工序，清除熱處理應力，以達到調整錐度檢具材料內部的結構組織，這樣不僅消除硬度不均勻的現象，而且還消除錐面圓度臨床檢測與靜置后儀器檢驗前后檢測數據不一致的現象[2]。

2 錐度檢具的檢測[3]

由于機床本身的運動精度會與零件的運動精度重合，錐度檢具圓度的檢測不能采用在機床上測量的方法，因為這樣不可能如實反映零件的實際精度，而應在圓度儀上測量。

在加工標準圓錐或其他精度要求較高的圓錐（如錐形錐度檢具和錐形套規等）時，一般都需進行比較精密的測量。目前常用的圓錐測量方法有以下幾種：

（1）用正弦規測量圓錐體的錐角（見圖2）。在平板上放一正弦規，工件放在正弦規的表面上、下面墊進塊規，然后用百分表檢查錐形面的兩端高度，如果百分表在兩端的讀數相同，則可記下正弦規下面的塊規高度H值，帶入公式計算出錐角а，將計算結果與工件所要求的圓錐相比較，便可得出工件的錐角誤差。

錐角α的計算公式為：

sinα=H/L

式中：H為塊規高度，mm；L為正弦規兩圓柱間的中心距，mm。

（2）用精密小圓柱測量圓錐體的小端直徑（見圖3）。

測量時把工件放在平板上，在工件小端直徑的左右放2個直徑相等的精密小圓柱，然后用千分尺測量兩圓柱量棒最外端兩點的垂直距離A，帶入公式即可算出圓錐體的小端直徑d0為：

d0=A-d[1+cot（45°-α/4）]

式中：A為千分尺測量讀數，mm；d為小圓柱直徑，mm；α/2為圓錐體斜角，（°）。

3 結論

（1）通過采取上述措施，經加工磨削后的錐度檢具圓度可以達到0.0015 mm，直線度可以達到0.0010～0.0015 mm，表面粗糙度值為0.2μm，表面接觸面積在90%以上。

（2）運用這種精度較高的錐度檢具對 “電動機皮帶輪”零件錐孔進行檢驗，可確保“電動機皮帶輪”零件錐孔的設計精度要求。

參考文獻

[1] 馮子明，張金東，顧慧彬，等.抽油機用電動機節電特性試驗研究[J].石油礦場機械，2013，42（7）：55-58.

[2] 儲凱.機械工程材料[M].重慶：重慶大學出版社，1998.

[3] 高喜賢.車工基本技術[M].北京：北京金盾出版社，1996.endprint

摘 要：為滿足抽油機電動機皮帶輪錐孔加工精度要求，進行了針對錐度檢具在加工過程中精度難以保證的原因分析，確定了相應的解決對策。現場應用表明：采取相應的對策能確保加工出滿足技術要求、高精度的錐度檢具。

關鍵詞：電動機 皮帶輪 錐度檢具 檢測精度

中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0070-02

電動機皮帶輪零件是抽油機的重要組成零件之一，錐孔的尺寸和精度要求是零件的關鍵尺寸，當錐孔加工完畢后，需要用錐度檢具進行檢查，錐度檢具是保證加工出高標準、高精度并符合技術要求的電機皮帶輪零件關鍵量具之一[1]。本文以某型號抽油機電動機皮帶輪為例，對其錐孔在加工過程中運用錐度檢具檢測的情況進行分析。

皮帶輪錐度檢具檢測皮帶輪過程如圖1所示，其圓錐表面為1︰10的錐體，量規長度為115 mm，錐面大端直徑為100 mm，表面粗糙度值Ra=0.8 pm，圓度為1 pm，直線度為2 pm；同時要求皮帶輪與錐度檢具接觸面達90%以上。

1 削磨加工過程技術問題

1.1 磨削錐度檢具時出現的問題

（1）1︰10圓錐表面出現周期性的振紋。

（2）硬度不均勻（表面色澤不均勻）。

（3）1︰10圓錐母線出現中間凹凸的現象，使圓錐表面直線度超差。

（4）接觸面積達不到技術要求，不均勻（靜置一段時間后會發生變化）。

1.2 采取的措施

（1）調整加工機床，以提高機床精度，減少機床誤差。

采取調整磨頭主軸軸承間隙（或更換精度更高的軸承）；調整主軸電動機位置及傳動帶緊張度，使磨頭與電動機之間傳動更平穩，以減少系統振動而造成零件上產生的振紋。調整頭架及尾座部分精度，提高傳動機構精度及零件在磨削過程中的運動精度。檢測工作臺的運動精度，清除工作臺爬行現象，減少零件軸向運動誤差。檢查機床的潤滑系統及液壓系統是否可靠平穩，必要時更換潤滑油和液壓油。

（2）零件在加工前，機床應作30 min以上的空運轉，以使機床整個系統達到熱平衡，從而消除或減少由于機床熱變形引起的加工誤差。

（3）合理的選擇和使用工裝。在磨削錐度檢具時選擇尚未磨損過的頂尖（60°固定頂尖）和剛性較好的雞心夾頭，從而保證錐度檢具在磨削時定位良好，回轉平穩可靠。

（4）注重加工刀具（砂輪）的修整。在粗加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆進行砂輪的修整，同時給足高速磨削液。在精加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆及油石進行砂輪的修整，以此在砂輪表面獲得更多等高微刃，此方法可以使錐度檢具錐面精加工磨削表面粗糙度達到：Ra=0.02～0.04 pm。

（5）磨削錐度檢具時首先保證中心孔的精度。研磨錐度檢具兩端中心孔，保證中心孔與頂尖有良好的接觸，這樣可以獲得良好的定位和運動回轉精度，消除因中心孔圓度誤差值超差而，不符合加工要求而造成的錐度檢具圓度值超差的問題；選擇適當的粗、精磨削加工余量，減少加工應力的產生而造成的錐度檢具變形；選擇適當的工作臺移動速度（80～100 mm/min），零件的回轉速度（8～10 mm/min）；選擇適當的磨削參數：精磨時砂輪速度為30 n/s、工件速度為10 m/min、磨削厚度為0.02～0.03 mm、無火花磨削次數為8～10次；在磨削加工過程中給足高速磨削液，粗磨時選用濃度較低的削磨液；精磨時選用濃度較高的削磨液；并密切注意磨削液的清潔變化，否則會因磨削液太臟影響表面粗糙度。

（6）為解決錐度檢具材料硬度不均勻的現象，增加低溫回火熱處理工序，清除熱處理應力，以達到調整錐度檢具材料內部的結構組織，這樣不僅消除硬度不均勻的現象，而且還消除錐面圓度臨床檢測與靜置后儀器檢驗前后檢測數據不一致的現象[2]。

2 錐度檢具的檢測[3]

由于機床本身的運動精度會與零件的運動精度重合，錐度檢具圓度的檢測不能采用在機床上測量的方法，因為這樣不可能如實反映零件的實際精度，而應在圓度儀上測量。

在加工標準圓錐或其他精度要求較高的圓錐（如錐形錐度檢具和錐形套規等）時，一般都需進行比較精密的測量。目前常用的圓錐測量方法有以下幾種：

（1）用正弦規測量圓錐體的錐角（見圖2）。在平板上放一正弦規，工件放在正弦規的表面上、下面墊進塊規，然后用百分表檢查錐形面的兩端高度，如果百分表在兩端的讀數相同，則可記下正弦規下面的塊規高度H值，帶入公式計算出錐角а，將計算結果與工件所要求的圓錐相比較，便可得出工件的錐角誤差。

錐角α的計算公式為：

sinα=H/L

式中：H為塊規高度，mm；L為正弦規兩圓柱間的中心距，mm。

（2）用精密小圓柱測量圓錐體的小端直徑（見圖3）。

測量時把工件放在平板上，在工件小端直徑的左右放2個直徑相等的精密小圓柱，然后用千分尺測量兩圓柱量棒最外端兩點的垂直距離A，帶入公式即可算出圓錐體的小端直徑d0為：

d0=A-d[1+cot（45°-α/4）]

式中：A為千分尺測量讀數，mm；d為小圓柱直徑，mm；α/2為圓錐體斜角，（°）。

3 結論

（1）通過采取上述措施，經加工磨削后的錐度檢具圓度可以達到0.0015 mm，直線度可以達到0.0010～0.0015 mm，表面粗糙度值為0.2μm，表面接觸面積在90%以上。

（2）運用這種精度較高的錐度檢具對 “電動機皮帶輪”零件錐孔進行檢驗，可確保“電動機皮帶輪”零件錐孔的設計精度要求。

參考文獻

[1] 馮子明，張金東，顧慧彬，等.抽油機用電動機節電特性試驗研究[J].石油礦場機械，2013，42（7）：55-58.

[2] 儲凱.機械工程材料[M].重慶：重慶大學出版社，1998.

[3] 高喜賢.車工基本技術[M].北京：北京金盾出版社，1996.endprint

摘 要：為滿足抽油機電動機皮帶輪錐孔加工精度要求，進行了針對錐度檢具在加工過程中精度難以保證的原因分析，確定了相應的解決對策。現場應用表明：采取相應的對策能確保加工出滿足技術要求、高精度的錐度檢具。

關鍵詞：電動機 皮帶輪 錐度檢具 檢測精度

中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0070-02

電動機皮帶輪零件是抽油機的重要組成零件之一，錐孔的尺寸和精度要求是零件的關鍵尺寸，當錐孔加工完畢后，需要用錐度檢具進行檢查，錐度檢具是保證加工出高標準、高精度并符合技術要求的電機皮帶輪零件關鍵量具之一[1]。本文以某型號抽油機電動機皮帶輪為例，對其錐孔在加工過程中運用錐度檢具檢測的情況進行分析。

皮帶輪錐度檢具檢測皮帶輪過程如圖1所示，其圓錐表面為1︰10的錐體，量規長度為115 mm，錐面大端直徑為100 mm，表面粗糙度值Ra=0.8 pm，圓度為1 pm，直線度為2 pm；同時要求皮帶輪與錐度檢具接觸面達90%以上。

1 削磨加工過程技術問題

1.1 磨削錐度檢具時出現的問題

（1）1︰10圓錐表面出現周期性的振紋。

（2）硬度不均勻（表面色澤不均勻）。

（3）1︰10圓錐母線出現中間凹凸的現象，使圓錐表面直線度超差。

（4）接觸面積達不到技術要求，不均勻（靜置一段時間后會發生變化）。

1.2 采取的措施

（1）調整加工機床，以提高機床精度，減少機床誤差。

采取調整磨頭主軸軸承間隙（或更換精度更高的軸承）；調整主軸電動機位置及傳動帶緊張度，使磨頭與電動機之間傳動更平穩，以減少系統振動而造成零件上產生的振紋。調整頭架及尾座部分精度，提高傳動機構精度及零件在磨削過程中的運動精度。檢測工作臺的運動精度，清除工作臺爬行現象，減少零件軸向運動誤差。檢查機床的潤滑系統及液壓系統是否可靠平穩，必要時更換潤滑油和液壓油。

（2）零件在加工前，機床應作30 min以上的空運轉，以使機床整個系統達到熱平衡，從而消除或減少由于機床熱變形引起的加工誤差。

（3）合理的選擇和使用工裝。在磨削錐度檢具時選擇尚未磨損過的頂尖（60°固定頂尖）和剛性較好的雞心夾頭，從而保證錐度檢具在磨削時定位良好，回轉平穩可靠。

（4）注重加工刀具（砂輪）的修整。在粗加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆進行砂輪的修整，同時給足高速磨削液。在精加工磨削時，采用單顆粒金剛石修整筆及油石進行砂輪的修整，以此在砂輪表面獲得更多等高微刃，此方法可以使錐度檢具錐面精加工磨削表面粗糙度達到：Ra=0.02～0.04 pm。

（5）磨削錐度檢具時首先保證中心孔的精度。研磨錐度檢具兩端中心孔，保證中心孔與頂尖有良好的接觸，這樣可以獲得良好的定位和運動回轉精度，消除因中心孔圓度誤差值超差而，不符合加工要求而造成的錐度檢具圓度值超差的問題；選擇適當的粗、精磨削加工余量，減少加工應力的產生而造成的錐度檢具變形；選擇適當的工作臺移動速度（80～100 mm/min），零件的回轉速度（8～10 mm/min）；選擇適當的磨削參數：精磨時砂輪速度為30 n/s、工件速度為10 m/min、磨削厚度為0.02～0.03 mm、無火花磨削次數為8～10次；在磨削加工過程中給足高速磨削液，粗磨時選用濃度較低的削磨液；精磨時選用濃度較高的削磨液；并密切注意磨削液的清潔變化，否則會因磨削液太臟影響表面粗糙度。

（6）為解決錐度檢具材料硬度不均勻的現象，增加低溫回火熱處理工序，清除熱處理應力，以達到調整錐度檢具材料內部的結構組織，這樣不僅消除硬度不均勻的現象，而且還消除錐面圓度臨床檢測與靜置后儀器檢驗前后檢測數據不一致的現象[2]。

2 錐度檢具的檢測[3]

由于機床本身的運動精度會與零件的運動精度重合，錐度檢具圓度的檢測不能采用在機床上測量的方法，因為這樣不可能如實反映零件的實際精度，而應在圓度儀上測量。

在加工標準圓錐或其他精度要求較高的圓錐（如錐形錐度檢具和錐形套規等）時，一般都需進行比較精密的測量。目前常用的圓錐測量方法有以下幾種：

（1）用正弦規測量圓錐體的錐角（見圖2）。在平板上放一正弦規，工件放在正弦規的表面上、下面墊進塊規，然后用百分表檢查錐形面的兩端高度，如果百分表在兩端的讀數相同，則可記下正弦規下面的塊規高度H值，帶入公式計算出錐角а，將計算結果與工件所要求的圓錐相比較，便可得出工件的錐角誤差。

錐角α的計算公式為：

sinα=H/L

式中：H為塊規高度，mm；L為正弦規兩圓柱間的中心距，mm。

（2）用精密小圓柱測量圓錐體的小端直徑（見圖3）。

測量時把工件放在平板上，在工件小端直徑的左右放2個直徑相等的精密小圓柱，然后用千分尺測量兩圓柱量棒最外端兩點的垂直距離A，帶入公式即可算出圓錐體的小端直徑d0為：

d0=A-d[1+cot（45°-α/4）]

式中：A為千分尺測量讀數，mm；d為小圓柱直徑，mm；α/2為圓錐體斜角，（°）。

3 結論

（1）通過采取上述措施，經加工磨削后的錐度檢具圓度可以達到0.0015 mm，直線度可以達到0.0010～0.0015 mm，表面粗糙度值為0.2μm，表面接觸面積在90%以上。

（2）運用這種精度較高的錐度檢具對 “電動機皮帶輪”零件錐孔進行檢驗，可確保“電動機皮帶輪”零件錐孔的設計精度要求。

參考文獻

[1] 馮子明，張金東，顧慧彬，等.抽油機用電動機節電特性試驗研究[J].石油礦場機械，2013，42（7）：55-58.

[2] 儲凱.機械工程材料[M].重慶：重慶大學出版社，1998.

[3] 高喜賢.車工基本技術[M].北京：北京金盾出版社，1996.endprint