一種簡單實用的端面研磨裝置

丁巖

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

研磨是一項古老的加工技術(shù)，因其加工精度高、加工質(zhì)量好、加工材料范圍廣而一直沿用至今[1]。在機床行業(yè)的零件加工中，研磨是一種應(yīng)用比較廣泛的加工方法，是在精加工的基礎(chǔ)上進行的精整加工，主要以精車、精鏜、精鉸、精磨等為基礎(chǔ)加工，通過研具和研磨粉（磨料）從工件表面磨去一層極薄的金屬，一般是在0.01～0.10 μm間的微量切削，是其它加工方法所難以實現(xiàn)的。研磨過程中工件各處與研具的接觸有很大的隨機性，可使高點相互進行修整以逐步減少誤差提高加工質(zhì)量。研磨時，可通過檢測工件有針對性地變動研磨位置，逐步消除工件上微觀和宏觀的多余部分，研磨尺寸精度最高可達到0.025 μm，圓柱度可達到0.1 μm，表面粗糙度可達到Ra0.01 μm[2]。研磨有手工研磨和機械研磨兩種加工方式，研磨可加工內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面、螺紋和齒輪的齒形等型面。在現(xiàn)實生產(chǎn)中多用于軸類零件的外圓和各種套類零件內(nèi)孔的研磨。

還有一種就是套類零件的端面研磨，這些套類零件的端面精度要求非常高，普通的磨削已無法達到的精度要求水平，通常需要研磨來完成。當機床上使用的套類零件數(shù)量較少或小批量生產(chǎn)時，可采用手工方式研磨套的端面。手工研磨工件端面時，在研具表面均勻涂抹研磨劑，手持工件在研具表面作直線往復(fù)運動或曲線運動，并選擇合理的運行軌跡，使運行軌跡盡可能均勻覆蓋研具表面各處，在使工件達到研磨精度的同時延長研具的使用壽命。在研磨一定時間后，將工件任意調(diào)轉(zhuǎn)90°～180°位置，以防止由于工件受力不均勻而產(chǎn)生的傾斜，這種手工研磨方式優(yōu)點是可隨時檢測工件精度和表面粗糙度，有針對性地對研磨位置進行調(diào)整，把控研磨時間的長短，使得零件的尺寸精度和形狀精度得以保證[3]。但當產(chǎn)品中的套類零件需求量比較大時，人工研磨的方式會使工人勞動強度非常大，加工效率極低，尤其是工件的尺寸和質(zhì)量都比較大時，無論移動工件還是移動研具都是非常笨拙的，工人的勞動強度更高、效率更低，所以這種人工研磨方式不但研磨效率低、加工成本高，而且研磨質(zhì)量也不易保證，出現(xiàn)人為誤差的概率也很高，已遠遠無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，極大地制約企業(yè)高質(zhì)量、高效率、低成本的發(fā)展進程。

為了解決上述問題，提出了一種通用的套類零件端面研磨裝置的設(shè)計方案。該研磨裝置運用機械化的研磨方式，使端面研磨從手工研磨轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械研磨，實現(xiàn)了自動化加工，這種研磨方法具有加工精度高、操作方便、加工效率高等優(yōu)點，將使工人的勞動強度大大降低。

1 端面研磨裝置結(jié)構(gòu)特點

本文提出了一種通用的套類零件端面研磨裝置。圖1所示為一種通用的套類零件端面研磨裝置，主要包括支架、底座、工作臺、調(diào)整座、電動機等部分。最下面的是支架1，在支架的上面是底座2，底座固定在支架上，底座上部安裝研磨工作臺7，底座與研磨工作臺之間安裝深鉤球軸承4和推力球軸承5，使研磨工作臺7可在底座上進行旋轉(zhuǎn)運動。在研磨工作臺的上表面加工多個環(huán)形槽，研磨工件時，在工作臺臺面上均勻涂抹研磨劑，環(huán)形槽起到存儲研磨劑的作用。在工作臺外側(cè)安裝有防護罩3，起防護作用。研磨工作臺上表面放置有工裝套6，工裝套直接放置在研磨工作臺上，工裝套為活套，工裝套內(nèi)部的工作臺臺面區(qū)域內(nèi)即為工作區(qū)，根據(jù)實際情況調(diào)整工裝套安放位置。工裝套用兩個調(diào)整座12調(diào)整，調(diào)整座固定在底座邊緣處，調(diào)整座上安裝連桿，連桿前端安裝豎直方向的滾子11。工作時，工裝套與研磨工作臺的中心處于偏心位置安放，兩個滾子與工裝套的外徑接觸，用來固定工裝套6的位置。傳動裝置安裝在支架內(nèi)部工作臺下面，調(diào)速電動機10通過電動機座9與十字聯(lián)軸器8相連，十字聯(lián)軸器8分別與調(diào)速電動機10的輸出軸和工作臺下部相連，調(diào)速電動機帶動工作臺實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，調(diào)速電動機上設(shè)有調(diào)速手柄。

研磨工作臺7的臺面就是研磨用的研具，通過工作臺旋轉(zhuǎn)，臺面與工件端面產(chǎn)生相對摩擦運動，來實現(xiàn)研磨加工。研磨采用濕研的方式進行，研磨工作臺既是研具，同時又是研磨劑的載體，研磨工作臺需采用比工件材料軟一些且又有一定耐磨性的材料制作，以便磨料能嵌入研具表面，磨料在工件與研具間不斷地滑動和滾動，從而實現(xiàn)對工件的切削，較好地發(fā)揮研磨作用。研具常用鑄鐵材料制作，其工作表面要有較高的幾何精度，已保證研磨的質(zhì)量。研磨工作臺臺面上加工有溝槽13，便于存儲研磨劑，在研磨套類工件端面前，先在溝槽13內(nèi)和工作臺臺面上放置研磨劑，研磨劑由磨料和研磨液按照一定的比例混合而成。磨料采用磨粉或微粉，可根據(jù)研磨量的大小選擇不同規(guī)格；根據(jù)研磨工件材料不同，磨料的種類也不同，可根據(jù)加工材料進行適當選擇。研磨液可用煤油、植物油或煤油加機油等，再加入適量化學(xué)活性較強的油酸、硬脂酸或工業(yè)用甘油，使用時應(yīng)調(diào)得干稀合適，使表面產(chǎn)生一層氧化膜以加速研磨過程。

工作時，將需研磨的套類工件擺放在工裝套6內(nèi)部，工裝套起到固定工件的作用，可以同時擺放各種尺寸不同的套類工件，采用大小套鑲嵌的方式，布滿整個工裝套內(nèi)部，充分利用工裝套內(nèi)的工作空間。通過調(diào)整座來調(diào)整滾子，確定工裝套的偏心位置。由于工裝套6的偏心作用，使工裝套6相對于工作臺的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向外的離心力作用，再通過調(diào)整座12和滾子11的作用，將工裝套和工件在圓周方向和工作臺徑向進行定位，使工件始終固定在工作臺臺面上的固定位置，從而與旋轉(zhuǎn)的工作臺臺面產(chǎn)生相對摩擦運動，達到研磨加工的作用。傳動裝置的電動機10選用自帶變速機構(gòu)的調(diào)速電動機，在工作時，為使研磨加工達到最佳效果，需要根據(jù)加工工件的外形尺寸、質(zhì)量和數(shù)量來調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速，可利用電動機上的手柄來調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，調(diào)整范圍為10～50 r/min，能夠滿足研磨不同套類零件時的需要，同時還可以使研磨裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、調(diào)整方便快捷。

2 使用方法及優(yōu)點

結(jié)合圖1所示，根據(jù)研磨裝置的結(jié)構(gòu)原理對裝置的使用方法和研磨過程作進一步說明。

圖1 一種通用的套類零件端面研磨裝置

通過圖1可以看出，這種通用的套類零件端面研磨裝置，主要包括支架、底座、工作臺、調(diào)整桿和電動機。支架是整臺研磨裝置的基礎(chǔ)，起支撐作用，可采用焊接件制作。底座上部用來定位支撐工作臺，下部安裝電動機，用來驅(qū)動工作臺進行旋轉(zhuǎn)運動，工作臺必須保證運行平穩(wěn)，不易產(chǎn)生變形，所以底座需采用不易變形的材料制作，一般采用鑄鐵材料。工作臺臺面即為研具表面，要求臺面非常平整，且不易變形。將研磨工裝套和工件安放在臺面上，工裝套和工件相對于工作臺位置固定，采用調(diào)整桿來調(diào)整工裝套與工作臺的偏心距離。工作臺旋轉(zhuǎn)時，通過工作臺與工件的相對運動，使工件被加工表面與研具工作面做密合的平面摩擦運動，進行研磨切削。在進行研磨切削前，套類工件在精加工后需留有0.005～0.020 mm的研磨余量，可根據(jù)實際情況采取粗研和精研進行加工。研磨時，根據(jù)研磨工件材料和磨量大小，選用適合的研磨粉與研磨液混合配制成研磨劑，粗研時磨料粒度采用280#～W14規(guī)格，精研時磨粒粒度采用W14～W5規(guī)格，然后將配制好的研磨劑放置在工作臺上面和研磨溝槽內(nèi)，要涂抹均勻，溝槽起到鎖住研磨劑的作用。通過工作臺的旋轉(zhuǎn)運動，使工件能夠均勻接觸到研磨劑，使研磨更加均勻地去除磨量。研磨工作臺上放置工裝套，按照工件的尺寸和質(zhì)量情況調(diào)整好與工作臺中心的偏心距離，工裝套的外徑靠緊調(diào)整桿前的滾子，使工裝套位置固定。然后將工件的加工面清理干凈，分別擺放在工裝套內(nèi)部的工作臺臺面上，使工件的加工面與工作臺臺面緊密地接觸，同時可以采用大小套鑲嵌放置的方式，盡可能地分布在整個工裝套內(nèi)，并且工件間相互靠緊，起到相互固定作用，可一次性加工多個工件，減少多次裝夾工件帶來的效率損失和精度降低。工裝套始終保持與工作臺的中心處于偏心的位置，可利用調(diào)整座調(diào)整滾子來調(diào)整工裝套位置。工作時，啟動電動機通過十字連接軸8帶動工作臺旋轉(zhuǎn)，可適當調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速來適應(yīng)不同的工件尺寸、質(zhì)量和數(shù)量，尺寸比較大的工件或是高度尺寸較大的工件，選擇較低的轉(zhuǎn)速，工件尺寸較小或是高度較低的薄套類工件，可選擇較高的轉(zhuǎn)速，以求達到最佳的研磨效果。在研磨一定時間后，將工件旋轉(zhuǎn)90°～180°，變化工件在工作臺臺面上的接觸位置，增加工件與工作臺臺面接觸位置的隨機性，使工件端面研磨更加均勻，研磨精度更高。通過工作臺的旋轉(zhuǎn)和工件位置的變動，使工件的研磨軌跡均勻地遍及整個研具表面，以利于研具均勻磨損，也就是工作臺臺面能夠均勻得到磨削，同時還可提高研具的精度，減少研具精度的降低。通過隨時跟蹤檢測研磨效果是否達到預(yù)期要求，來確定研磨的時間，最終達到尺寸精度和形狀精度的要求。在研磨過程中，由于研磨劑可能會有損失，需要隨時補充研磨劑，提高研磨精度和效率，同時也減少對工作臺臺面的磨損。

采用本研磨裝置可獲得如下有益效果：由于采取上述機械化的研磨方案，利用自動旋轉(zhuǎn)的工作臺，產(chǎn)生與工件端面的相對摩擦運動，再加上研磨劑的作用，實現(xiàn)研磨切削，而且能夠合理利用有限空間，可同時加工多個工件，并減少工件裝夾次數(shù)，大大地提高了加工效率。這種通用的套類零件端面研磨裝置，不僅設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、適用性強、制造成本低、占地面積小、操作簡單可靠，而且充分利用了自動化理論，將人工勞動轉(zhuǎn)化成機械運行，使運行速度比人工移動工件更加均勻，質(zhì)量更容易保證。這種研磨裝置與傳統(tǒng)的手工研磨方式相比，不但提高了加工效率，還減少了人為加工誤差，在降低工人勞動強度的同時，提升了加工質(zhì)量，還可大大降低加工成本，可滿足企業(yè)高質(zhì)量、高效率、低成本的發(fā)展需要。

3 結(jié)語

研磨工作臺的平面度直接影響研磨的質(zhì)量，因此對于研磨工作臺要定期檢驗，同時該裝置也存在一些不足，研磨時工件質(zhì)量太小時會使研磨的效果不理想；目前只能對單面進行研磨，雙面研磨時無法保證平行度；是否研磨完成只能靠臨時檢驗，無法靠研磨裝置確定，需要在日后改進。