絲錐磨床砂輪主軸的工藝研究

(西北機器有限公司，陜西 寶雞 722405)

0 引言

砂輪軸是絲錐磨床核心零件，其工作性能直接影響到加工工件的質量(包括幾何精度、表面粗糙度)和機床生產效率。同時主軸運動是主運動，其運動速度高、消耗功率大，因此對零件的精度、表面粗糙度要求非常高。為保證機床精度和加工性能，對此零件的關鍵性也不容忽視。

1 工藝分析

主要技術參數：①兩支承軸頸Φ表面圓錐度及橢圓度允差為0.002 mm。兩軸頸相對徑向跳動量為0.002 mm，粗造度為0.025。②安裝砂輪的1:5錐面相對支承軸頸的徑向跳動量為0.002 mm，錐面涂色檢驗時應著色均勻，接觸面積不少于80%。③前軸肩的端面與軸心線垂直度為0.001 mm。④兩端中心孔為加工基準、必須精細研磨。⑤兩端各螺紋必須磨制成。⑥該零件材料為38CrMnALA，兩軸頸及兩錐面氮化處理硬度HV900零件要求精度高、工藝要求全面，是工藝加工中的典型零件。⑦磨制螺紋M36X1.5-5 g和M33X1.5-5 g左及M20X1.5左—5 g。

對砂輪主軸的使用基準、主要表面的加工工序比較細致、合理，如對毛坯的要求經過鍛造、正火。主要是對材料組織沿表面均勻分布，從而可以得到較高的抗拉、抗彎及扭轉的強度、細化晶粒，有利于加工切削，并為調質處理作組織準備，對主要加工表面均作粗車、半精車、粗磨多次半精磨，最終進行了鏡面磨削等多道工序的加工工序。同時，在半精加工中進行一些必不可少的熱處理工序，以減少零件在加工過程中引起的變形。

2 材料分析

此砂輪主軸材質為38CrMoAlA，是高級氮化鋼，具有高耐磨性。碳C：0.35～0.42，；硅Si：0.20～0.45；錳Mn：0.3～0.6；硫S：允許殘余含量≤0.035；磷P：允許殘余含量≤0.035；這種材料具有良好的綜合物理性能，熱處理性能比較好，滲透性較強。熱處理工藝通常為調質加氮化。優點是預先熱處理采用調質，以保證心部強韌性，最終氮化處理，調質后可獲得綜合性能(強度和韌性等)良好的機械性能。氮化后表面獲得很高的表面硬度，達HV800以上，硬化層在0.3～0.5 mm，耐磨性好。

為了保證氮化處理的質量和主軸精度的穩定，合理地進行熱處理工序是十分重要的一環。從工藝角度考慮，氮化處理前安排調質和消除內應力等熱處理工序，調質處理對氮化主軸非常重要。對氮化主軸來說，不僅要求調質后獲得均勻細致的索氏體組織，而且要求沿表面8～10 mm的表面層內的鐵素體不得超過5%，由于表面的層鐵素體的存在，會造成氮化后出現脆性。特別是清角處或尖角處會引起氮化質量低劣，因此氮化主軸在調質處理后，必須每件零件切試樣片進行金相組織的檢查，不合格者不得轉入下道工序進行加工，消除內應力處理是氮化前必不可少的組織預處理。先后進行2次，第1次安排在調質后，半精加工放量在0.7～0.8，進行高溫處理，消除原材料及切削過程中的變形；第2次主要是消除切削加工中的內應力變形。但由于氮化處理溫度處于570 ℃中進行，因而選用了接近氮化溫度的消除內應力處理溫度。這樣使氮化后盡量減少零件的變形量，以保證零件的精度和旋轉的平穩性。

砂輪主軸上的螺紋要求是比較高的，三處的螺紋一端裝砂輪，一端裝皮帶輪，中間是調整軸向串動螺紋。為了使砂輪軸轉動平穩，車制的螺紋表面光潔度、垂直度都比較差，所以各螺紋的加工盡量采用磨制成，特別是調整螺紋精度較差，會影響磨床，裝配后出現光潔度差、精度差等現象，對于六方面的加工工藝提高了對稱度要求，主要是考慮到砂輪主軸轉動平穩，減小離心力作用。

砂輪軸的支承頸表面粗糙度0.025及端面粗造度0.4的圓柱度為0.002 mm，垂直度為0.001及各有關跳動量為0.002 mm，這些要求都是在零件本身精度，也是在裝配后對機床的檢測精度，所以必須在高精度磨床上精加工成，由于上高精磨順便對跳動量0.001圓錐面也由高精度磨制成。

3 機床分析

螺紋磨 Y7520K磨削螺紋時用白玉鋼砂輪，砂輪轉速2 140轉/min，加冷卻油，磨削60°槽成；Y7520W(K)螺紋磨床磨頭結構，砂輪主軸前后均由外錐薄壁變形軸承支承，主軸與軸承的間隙在熱平衡時為0.002 mm，由于間隙小，保證了主軸高的迥轉精度。主軸前端由主軸軸肩支承的止推滑動軸承1，主軸后端有8根彈簧，通過一單列向心推力球軸承使主軸軸肩緊壓在止推滑動軸承上，以控制砂輪主軸的軸向竄動。8根彈簧的總壓力為25～30 kg。轉動螺母可調節軸承的徑向間隙。軸承潤滑是采用專用油泵供給的壓力油潤滑。

4 結語

實踐證明：經過幾批零件加工實踐，效果很好。主軸的精度表面粗糙度都達到了圖紙要求，零件表面硬度高、耐磨性好、使用壽命長、零件外觀質量和精度保證了機床的高精度要求，得到了客戶的一致好評。