圓錐孔磨削裝置在車床上的改裝應用

江蘇省江陰中等專業學校 江蘇江陰 214400

1 序言

設備維修過程中經常會遇到圓錐孔配合面損壞或者圓錐配合面安裝質量和精度要求較高的重大設備，這時需要對圓錐配合面進行磨削修復或研磨。在缺少專業磨床的情況下，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，同時質量也難以保證。為此設計了一套應用在車床上的小型簡易磨削裝置，將該磨削機構固定于車床的刀架上，實現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 車床主軸結構

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

3 圓錐孔面修復解決方案

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。該方法適應于小面積磨削修復，但質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。那么能否設計一套磨削裝置就可以快速地修復該錐面呢？以此為目的，繼續探索。

如圖2所示，車床的刀架通過刀架小滑板、大滑板可以實現縱橫向運動，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。通過刀架滑板可以高速、精確地控制砂輪機進行磨削加工。但由于方刀架無法夾持電動砂輪機，故設計了一套替換方刀架且驅動砂輪轉動實現磨削加工的裝置（簡稱磨削裝置）。

圖2 車床刀架結構

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

圖3 磨削裝置結構

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），所以轉動軸的懸伸尺寸也相應較長，結構如圖6所示。在實際使用過程中發現，由于軸承離砂輪較遠，砂輪高速旋轉磨削工具表面時，砂輪會出現較大跳動，磨削表面質量無法滿足要求。分析可知產生上述現象的主要原因是轉動軸剛性不足，但如果直接增大轉動軸直徑，軸承及軸承座（底座）也會相應增大，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，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 磨削軸結構Ⅰ

圖7 磨削軸結構Ⅱ

圖8 磨削裝置結構

電動機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、結構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，所以傳動系統需要調速，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，安裝電動機螺栓的螺栓孔采用長槽型（見圖8），可調整電動機中心與砂輪軸中心以實現平帶的張緊。

裝置安裝操作：拆除方刀架，將裝置底座空孔對準小滑板將螺栓插入，旋轉磨削裝置使底座側面與滑板的側面對齊，緊固螺母即可；電動機接通電源，檢查轉動情況、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；當磨削標準圓錐面時，可采用標準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），然后操作小滑板進給即可磨削錐度面。

該磨削裝置高效高質量地修復了車床主軸錐孔，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 角度調節刻度

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

4 結束語

車床應用該磨削裝置的方案，在使用中實現了磨床的部分功能；擁有該裝置就相當于多了一臺隨時可拆卸的簡易磨床，實現了按質高效修復加工件的目標，提高了生產效率。對企業來說不僅達到了降本增效的目的，通過技術改造，還提高了員工鉆研技術的創新意識，弘揚了工匠精神。