摘要:車床尾座套筒在磨床上修磨,首先要讀懂套筒加工圖樣中各部分的尺寸、形位公差、技術(shù)要求等相關(guān)內(nèi)容,然后考慮加工方法、加工步驟及在加工時(shí)應(yīng)注意哪些問題等。車床尾座套筒在修磨時(shí),因磨削余量少,套筒上有二條槽,必須在加工中采用特殊的裝夾和加工方法才能保證零件精度,對車床尾座套筒的圖樣進(jìn)行分析,制定出合理加工工藝和切削用量,采取正確檢測方法,達(dá)到修磨要求,此方法也可以應(yīng)用其他帶鍵槽主軸的磨削加工,為更多的技術(shù)工人學(xué)習(xí)借鑒。
在日常機(jī)械加工,常用車床來加工內(nèi)外圓柱、圓錐、圓弧、球形、螺紋及偏心等,應(yīng)用也比較廣泛,在加工長度較長要使用尾座頂尖支撐;或在加工內(nèi)形時(shí),在尾座上要安裝中心鉆、鉆頭、鉸刀及絲錐等,尾座在實(shí)際加工中應(yīng)用比較多。車床尾座套筒是用來支撐工件,起定位與支撐作用。機(jī)床在工作中隨著時(shí)間延長及加工產(chǎn)品數(shù)量的增加,尾座套筒容易與車床尾座發(fā)生摩擦,在伸縮運(yùn)動中加劇了尾座套筒的磨損,當(dāng)磨損的尾座套筒繼續(xù)工作,加上在鉆孔、鉸孔等工作中,鐵屑、垃圾等雜物容易嵌入尾座套筒內(nèi),未及時(shí)清理,使套筒拉毛,會使加工零件達(dá)不到加工要求,嚴(yán)重時(shí)會使套筒與尾座咬住,造成機(jī)床損壞,莫氏4號內(nèi)錐孔在多次裝拆鉆頭、鉸刀等刀具時(shí)發(fā)生磨損,所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)有拉毛或磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)對套筒進(jìn)行修磨。如何來修磨也是一個關(guān)鍵的問題,現(xiàn)介紹在磨床上修磨車床尾座套筒的方法。
(1)如圖1所示車床尾座套筒,主要由外圓柱表面和內(nèi)孔組成,外圓φ550-0.013和莫氏4號內(nèi)圓錐孔有較高的尺寸精度,加之工件較長,孔較深,形狀位置精度要求較高、表面粗糙度值較小,修磨余量極少,一般只有0.01~0.025mm余量(實(shí)際上只要修磨拉毛表面),外圓處還有鍵槽的影響等,要在極少余量中完成車床尾座套筒修磨,難度很大,應(yīng)想各種方法來磨削達(dá)到加工精度要求。其技術(shù)要求:①熱處理后硬度為45~50HRC。②莫氏4號內(nèi)圓錐與塞規(guī)配合接觸面積大于80%。
(2)采用先磨削外圓、再磨削內(nèi)莫氏圓錐的方法磨削車床尾座套筒。由于其外圓柱面與內(nèi)圓錐面不但有較高的尺寸精度要求,還有圓度、圓柱度、直線度及同軸度等幾何公差要求,因此,準(zhǔn)確地選擇定位基準(zhǔn)是達(dá)到精度要求的重要保證。
圖1 車床尾座套筒
磨外圓柱面時(shí),一端采用60°內(nèi)圓錐面為基準(zhǔn),另一端采用工藝外莫氏錐柄的中心孔為基準(zhǔn)(此外莫氏錐柄的圓錐應(yīng)與車床尾座套筒的內(nèi)莫氏圓錐配磨)。用兩端頂?shù)姆椒ハ魍鈭A柱面。再以修磨后的外圓柱面作為定位基準(zhǔn),磨削內(nèi)莫氏圓錐。
(3)磨削內(nèi)孔莫氏錐體時(shí)輔助套圈,由于外圓柱面有鍵槽、油槽,無法用中心架支撐。此時(shí)可加工一只輔助套圈,其孔與車床尾座套筒外圓約0.002mm的過盈配合,中心架支撐架在輔助套圈的外圓表面。輔助套圈壁厚一般控制在5mm左右、長度為40mm,如圖2所示。在設(shè)計(jì)該套時(shí)要考慮過盈量不能太大,要便于拆卸。裝上輔助套圈后,在兩端頂?shù)那疤嵯戮ネ鈭A,使圓度誤差小于0.003mm,表面粗糙度值為Ra=0.2μm。
圖2 輔助套圈的安裝
(4)磨削莫氏4號內(nèi)錐體。卡爪墊小紫銅塊,用四爪單動卡盤和中心架裝夾,如圖3所示。校正卡盤處跳動與中心架支撐爪處跳動均應(yīng)小于0.005mm,使工件軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線基本重合。用千分表調(diào)整中心架支撐爪,使其既起到支撐作用又不會破壞已校好的同軸度。
圖3 磨削莫氏4號內(nèi)圓錐時(shí)裝夾示意
磨內(nèi)莫氏圓錐時(shí),用涂色法檢驗(yàn)接觸面應(yīng)大于80%,并盡量使莫氏量規(guī)的大端接觸多些,磨削量要少,光出即可。
(5)增強(qiáng)砂輪接長軸的剛度。由于磨削孔徑小,接長軸強(qiáng)度較差,可采用W18Cr4V高速鋼或CrWMn等工具鋼經(jīng)熱處理淬硬,以提高其剛性。磨削過程中要充分冷卻、沖洗,使用切削液時(shí),應(yīng)直接澆注在砂輪與工件接觸的部位,切削液量應(yīng)充分、清潔,噴嘴出水口足夠大。
(1)修研右端60°內(nèi)圓錐面,表面粗糙度值Ra=0.2μm,60°內(nèi)圓錐角準(zhǔn)確。
(2)選用M1432A萬能外圓磨床加工。選擇1—400×50×203—WA80L5V35m/s GB 2484外圓砂輪。
(3)用砂布拋光車床尾座套筒莫氏4號內(nèi)圓錐面,并裝上莫氏4號外頂尖。雞心夾頭夾在莫氏4號頂尖上,頭架主軸頂尖采用莫氏5號內(nèi)頂尖,如圖4所示。注意裝夾莫氏4號頂尖時(shí)間,要調(diào)整套筒外圓的跳動量在0.005mm之內(nèi),才能磨削外圓。
圖4 磨削外圓裝夾示意
(4)精磨車床尾座座套筒外圓,在工件外圓上有鍵槽和油槽的前提下,磨削時(shí)因沖擊力砂輪容易磨損,造成圓度和圓柱度誤差,因此,應(yīng)勤修砂輪,時(shí)刻保持砂輪銳利。因車床尾座套筒屬于修磨,外圓已達(dá)到圖樣尺寸,在修磨外圓時(shí)只能磨削很少的量,所以,在調(diào)整圓錐時(shí)不能將外圓整個長度磨出,只能采用對刀法磨削,即:分別在套筒的兩端試切,然后根據(jù)橫向進(jìn)給刻度盤值與已磨外圓尺寸誤差來判斷工作臺的錐度,盡量在最少磨削余量中調(diào)整好工作臺的錐度。錐度調(diào)整時(shí)一定要細(xì)心,調(diào)整到小于0.003μm,同時(shí)也要觀察一下外圓的圓度誤差是否控制在0.005μm,直線度誤差控制在0.002μm,在確認(rèn)工件的圓度、圓柱度和直線度均符合要求時(shí),將車床套筒總長光出即可。
(5)粗、精磨輔助套圈內(nèi)孔,使其與車床尾座套筒外圓的配合為過盈配合,過盈量為0.001~0.002mm,表面粗糙度值為Ra=0.4μm;把輔助套圈裝在車床尾座套筒將要架中心架的外圓處(壓裝時(shí)表面涂潤滑油)。
(6)按圖2所示裝夾,粗、精磨已裝好的輔助套圈外圓,磨光即可。
(7)按圖3所示裝夾校正。當(dāng)輔助套圈外圓磨好后,馬上將閉式中心架(見圖5)安裝在輔助圈上,在二頂尖的支撐下調(diào)節(jié)中心架比較方便(見圖6)。
圖5 閉式中心架
圖6 中心架支撐示意
閉式中心架的調(diào)整:先將閉式中心架固定在工作臺上如圖6所示,兩頂尖頂住工件,調(diào)整中心架支撐,使其與車床尾座套筒輔助套圈外圓接觸,千分表壓縮值為0.05mm左右,調(diào)整垂直支撐塊與工件接觸,千分表指針作約0.002mm微量偏轉(zhuǎn),說明垂直支撐塊已與工件接觸即可;然后將千分表放在水平支撐塊對面,同法調(diào)整水平支撐塊與工件接觸,千分表作0.002mm微量偏轉(zhuǎn);最后翻下中心架壓蓋,擰緊螺母、調(diào)整上壓塊與工件接觸即可,這樣中心架的中心位置就調(diào)整好了。中心架的中心位置定好后,將左頂尖取下,換上四爪單動卡盤,先用百分表校正工件外圓,再用千分表復(fù)檢,使校正誤差控制在0.002mm之內(nèi)。此時(shí),四爪單動卡盤夾持的工件中心基本上與主軸的旋轉(zhuǎn)中心重合了。
四爪單動卡盤的四個爪是各自獨(dú)立運(yùn)動,裝夾工件時(shí)必須將外圓軸線校正到與磨床主軸旋轉(zhuǎn)軸線重合才能加工,因此在找正時(shí)比較困難,需要仔細(xì)調(diào)整中心。
四爪單動卡盤裝夾車床尾座套筒時(shí),卡爪的夾持長度不宜過長,且應(yīng)在夾持處墊上紫銅塊如圖7所示,以便于校正和防止夾傷工件。校正好后,拆卸機(jī)床尾座。用四爪單動卡盤裝夾校正工件如圖8所示。
圖7 四爪單動卡爪上墊紫銅塊
圖8 四爪單動卡盤裝夾校正
四爪單動卡盤裝夾車床尾座套筒校正方法:將工件旋轉(zhuǎn),用百分表找到工件的最高點(diǎn),調(diào)整卡爪。假定1號卡爪最高,則應(yīng)松開3號卡爪,夾緊1號卡爪,松緊的量應(yīng)根據(jù)百分表上偏移值來確定,一般為偏移量的一半,但松開的量不能太大,不然工件要掉下來的。經(jīng)過調(diào)整后,再來找一下最高點(diǎn),用同樣的方法,將最高點(diǎn)的對面卡爪松開,夾緊最高點(diǎn),經(jīng)過幾次反復(fù)的調(diào)整,將圓跳動量控制在0.005mm之內(nèi),最后還要將每個卡爪緊一下,防止因松開未夾緊,四個卡爪全部緊一下就可以消除夾緊力不均勻。四爪單動卡盤找正如圖9所示。
(8)修磨莫氏4號內(nèi)圓錐孔。選擇短、粗及剛性好的φ18mm×110mm接長桿,砂輪規(guī)格為1—25×20×6WA46L5V35m/s GB 2484。
磨削莫氏4號內(nèi)錐孔的方法:根據(jù)工件莫氏4號圓錐查表,莫氏錐3號錐角為2o58′31″,半角1o29′16″。將工作臺逆時(shí)針搬轉(zhuǎn)1o29′16″角度即可。因?yàn)槭切弈?nèi)錐孔,余量很少,因此只能采用試切對刀法試磨削。將砂輪在孔口碰一下,記住橫向進(jìn)給手輪的刻度,然后將砂輪伸至內(nèi)錐底端,也用橫向進(jìn)給,看到有火花,磨到工件后,記住橫向進(jìn)給手輪的刻度,根據(jù)二次進(jìn)刀手輪的刻度誤差來調(diào)整工作臺的錐度,然后在將工件圓錐長度磨出約1/3時(shí),退出砂輪,擦凈內(nèi)孔,用莫氏4號塞環(huán)規(guī)涂色法測量圓錐角是否準(zhǔn)確。在塞環(huán)的圓錐表面順著圓錐在長度的素線上,均勻涂3條分布約120o、極薄的一層顯示劑(紅丹粉或藍(lán)油),將環(huán)規(guī)與錐面配合后,將錐度臺階軸往復(fù)轉(zhuǎn)動約1/3轉(zhuǎn),觀察塞規(guī)上顯示劑被“復(fù)印”和工件內(nèi)圓錐表面顯示劑的擦痕的接觸面積和分布情況,來判斷圓錐角的準(zhǔn)確性。若塞規(guī)的大端擦去,說明錐度偏小,要將工件臺逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動量要根據(jù)接觸面面積大小來確定;反之,工作臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn),調(diào)整工作臺角度時(shí),應(yīng)注意調(diào)整量一次不要過大。過大后容易使錐反向變化,造成工作臺調(diào)整時(shí)有間隙產(chǎn)生,很難控制。磨削時(shí)要注意:磨削過程中要保持砂輪鋒利,要勤修整砂輪,這樣圓錐面用莫氏4號塞規(guī)涂色檢驗(yàn)時(shí)的素線比較直,保證莫氏4號塞規(guī)與內(nèi)錐孔有接解面積大于80%。
圖9 四爪單動卡盤找正
內(nèi)莫氏圓錐與莫氏量規(guī)的圓錐接觸面積用涂色法檢驗(yàn):因是修磨,尺寸控制是沒有要求的,該套筒本身已到尺寸,只要光出即可;若是從毛坯直接加工,要看圖樣,內(nèi)圓錐大端直徑可通過控制大端直徑距莫氏量規(guī)通止線的距離來實(shí)現(xiàn),盡量加工至上偏差,便于今后的修磨有余量。磨削過程中應(yīng)經(jīng)常為中心架支撐爪加油潤滑。
車床尾座套筒的加工是屬于修磨,因此加工余量極少,在磨削錐度的調(diào)整比較困難,應(yīng)根據(jù)平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)采用最合適的方法來加工。
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