M5M萬能工具磨床的技術改造

黃淑榮

(中航工業陜西飛機工業集團有限公司精修站，陜西漢中 723215)

1 背景

M5M萬能工具磨床是多用途機床，適用于磨削外圓、內孔及平面，也適用于刃磨一般切削工具，如絞刀、套式擴孔鉆、各種銑刀及齒輪滾刀等，還適用于磨削各種量規，如圓柱形塞規、卡規、錐度塞規及錐度套規等。由于M5M萬能工具磨床規格小，砂輪窄，操作方便，故利用率較高。

然而，M5M萬能工具磨床由于兼顧多用途，單就外圓磨來說在設計上就存在很多問題:砂輪座由兩個壓板支承在滑板上，剛性很差;換皮帶時必須拆主軸，砂子污物易帶進軸承，使軸承加速磨損;砂輪架本身剛性差，靠4個螺釘緊固在砂輪座上，易變形，主軸系統剛性差;工件頭架軸承內易進入冷卻液及其他污物，影響了機床精度及使用壽命。

由于上述問題的存在，給機床維修、備件管理、技術資料保管等都帶來一些困難。但是還沒有合適的機床取代它，M5M萬能工具磨床還要在生產線上發揮作用，因此需要對其進行改造。

2 改造方案

為了更好地發揮M5M萬能工具磨床在生產中的作用，對其進行技術改造。通過對原結構的分析，并考慮到機床的使用壽命、性能穩定可靠、使用方便及高效率等因素，提出了如下改造方案:

(1)更換砂輪底座及砂輪架，將電動機移到砂輪架上，解決換皮帶不便問題，增強砂輪座的剛性。

(2)砂輪軸的軸承采用三油楔流體軸承(大隈型)，增加軸系剛度及精度。

(3)采取高速砂輪，使線速度提高到50 m/s，提高工效及光度。

(4)砂輪橫進刀采用滾針導軌，克服砂輪座進刀爬行，提高尺寸精度，減輕勞動強度。

(5)更換新的工件頭架，將頂磨和夾磨分開成為兩個組合件，可方便的更換，以利提高夾磨精度，減少對軸承的污染。夾磨軸不僅可裝卡盤，并可裝彈簧卡頭(φ14 mm以內)，也可裝莫氏3號以下鉆夾頭及莫氏3號以下頂尖的尖錐。

(6)增加工件頭架的傳動系統，用裝在床身底座上的直流電動機，可控硅無級變速，經皮帶輪減速，通過彈性吊掛上的皮帶輪傳給工件主軸，減小工作臺振動，操作方便。

(7)更換尾座，尾座頂尖套的伸縮采用密珠無間隙導向，增加尾座剛性。

(8)改造原來的自動走刀機構，僅保留精手送機構。

3 改造后結構

改造后整機外觀如圖1。

3.1 工件頭架

工件頭架由架體、頂磨軸組合件(圖2)、夾磨軸組合件(圖3)組成，兩組合件的安裝尺寸是一致的，可根據需要裝在架體的安裝定位孔中，架體的安裝孔是兩半孔，由鉸鏈連接，組合件裝入后，用十字手柄固定，更換方便。

夾磨頭設計成多用途的，可裝卡盤、莫氏3號錐柄的鉆夾、夾具或磨頂尖的尖錐，可裝彈簧卡頭(φ14 mm以內)。

主軸1裝在多孔整體軸承3內，后部用滑動止推墊控制軸向間隙。整個軸承套4內充滿了潤滑油，靠兩端的耐油橡膠密封圈2和7來密封，軸承套上部設有注油孔，側面有油窗，可觀察油面位置。主軸傳動靠卸荷皮帶輪5通過撥盤6螺釘8及撥套9傳給主軸1，主軸不受皮帶徑向拉力的影響。軸承經細心研磨，表面粗糙度Ra0.10 μm，圓度小于 0.001 mm，錐度小于0.002 mm。主軸的圓度小于0.000 5 mm，表面粗糙度Ra0.05 μm，與軸承配合間隙0.004～0.006 mm。

其他零件也都經過細心加工，從而在設計和制造上保證了精度。

工件頭架傳動系統如圖4，頂磨軸最高轉速n頂=1 500×(98/58)×(85/105)×(83/91)=687 r/min，夾磨軸最高轉速n夾=1 500×(98/58)×(85/105)×(83/102)=620 r/min。

3.2 尾座(圖5)

尾座頂尖套1及套筒3采用淬硬鋼，經仔細研磨，用密珠軸承導向0.002～0.004 mm的過盈配合，使得尾座頂尖系統剛性提高，伸縮輕快靈活。前面由密封圈2密封，免使密珠導向套污染。頂尖壓力通過螺母5、調節螺釘6和壓縮彈簧4來調整。

3.3 砂輪軸(圖6)

砂輪軸1為中間粗兩頭細經氮化處理的主軸，具有良好的剛性，兩端軸頸部分由兩個大隈型三油楔動壓軸承7支承，軸向間隙靠壓力軸承6與壓力軸承套5的厚薄差來取得，用背帽14將5、6固定在主軸上，并由壓力彈簧3通過定位環4將壓力軸承壓在后軸承套13的端面上。整個軸承套內注滿潤滑油，兩端由密封圈2密封。

主軸的傳動由皮帶輪8通過裝在撥盤9上的撥盤螺釘12撥動固定在主軸上的撥套10來傳動。主軸不受皮帶徑向拉力。背帽11螺紋是左旋的。撥盤上撥套與主軸用錐體結合，這是為了當砂輪突然過載或要抱軸時，撥套與背帽能與主軸脫開，防止事故及損壞機構。

4 改造后的體會

(1)從調研到改裝設計、制造時，首先要考慮到為產品服務，以使機床達到高精度、高效率;其次要考慮到使用方便、安全可靠及勞動強度;再次要考慮到工藝、加工方法等，及時配合現場，參加裝配調試。這三者結合起來，才是最卓有成效的。

(2)關鍵零件必須給以充分的重視，在滑動軸承的研磨中，從開始到結束，決不可以為求效率而用粗研磨膏致使支承面嵌砂，留下隱患，即從一開始使用1.5氧化鉻綠膏經過濾研磨。

(3)砂輪軸轉速由原來2 500 r/min提高到3 850 r/min后，對動不平衡引起的振動更大，進給導軌是滾動的，砂輪座受原結構限制重心又高，這些都是對振動不利的因素。因此，除對電動機及皮帶輪仔細作動平衡外，內外輪廓對軸心的跳動量也作相應的要求，以盡量減小在高速旋轉下產生的自振，并避免共振。

(4)為了加速M5M萬能工具磨床的改造，采取下列措施，即兩套資料、兩套配件、3種機型分別對待:M5M原機型，由于特殊要求砂輪需要升降的不加改造，僅將砂輪架軸按照改造過的形式統一;M5M－A機型按本次全面改造的圖紙進行改造;M5M－B機型將砂輪架橫進導軌部件裝上，取消傳動件，保留原工件頭架及尾座不改。

這樣可根據不同車間產品要求確定型號，以達到經濟實用，取得較好的經濟效益。

［1］成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業出版社，2004.

［2］李伯民，趙波.現代磨削技術［M］.北京:機械工業出版社，2002.

［3］殷洪映，張亮寅.機械設備修理規程［M］.西安:西北工業大學出版社，2007.