高精度等分輪體的磨槽工藝改進

鄭逢美 路瑋琳

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

1 零件結構、精度要求及工藝路線

圖1所示零件為PROTOS接裝機剪切式切紙組件中的主關零件切紙輪體。剪切式切割組件在完成水松紙切割時采用剪刀剪切的原理，實現了刀片與定刀切割為點接觸，為了保證12個切割刃口的一致性，輪體上的12條定刀安裝槽有著嚴格要求：首先是與12把定刀側面貼合的P面在圓周上周節誤差不大于 0.005 mm ，圓周累計誤差不大于 0.01 mm ；其次是12條槽底到定位安裝孔φ40H6 mm的尺寸必須保證在60.31±0.01 mm。

該工件材質為 45#，調質硬度 235HB 。經過對工件結構及12槽精度要求的分析，12等分槽的加工工藝路線如下：

(1)粗銑槽及根部空刀，單邊留量 0.4～0.5 mm。

(2)粗加工后去應力時效。

(3)用成型刀半精加工槽，單邊留磨量0.1～0.15 mm 。

(4)粗、精磨槽成。

2 原磨槽工藝方法及存在問題分析

原加工切紙輪12等分槽的工藝方法是在MQ6025A 型普通工具磨床上用F11100A型普通分度頭分度磨削而成。一次裝夾完成槽的一個平面的磨削，3次裝夾完成整個槽的3個面加工。工件裝夾方法如圖2 。以工件φ40H6孔及D面定位，用3-M8螺釘將工件定位壓緊在芯軸上。為保證定位可靠，萬能磨床磨削φ40H6 mm孔時，要將D面在一次裝夾中完成，且該面不允許中凸。

普通分度頭主軸在任意1/4圓周上的累積誤差為±1′ (即在φ120 mm 圓周上的累積誤差為 0.08 mm)，因本身的精度滿足不了工件的分度誤差要求，為保證加工出合格的產品，在加工中借助了對刀盤實現在線檢測。 如圖2所示，對刀盤圓周分布12等分槽，圓周均布周節誤差在 0.002 mm以內，累積誤差在0.008 mm以內。槽形由A面和B面組成，尺寸偏差比工件小在-0.03～0.05 mm。裝夾工件時，將對刀盤與工件同裝于芯軸，用4-M4螺釘與工件固緊在一起。為減小定位誤差，提高定位精度，對刀盤與芯軸滑配間隙為 0.003 mm。磨削后的工件P面及60.31±0.01 mm上面分別與對刀盤B面及A面用千分表測量比對，按檢測結果進行返修，直至保證尺寸公差要求。

采用這種工藝方法加工12等分槽時，存在以下問題：

(1)因機床自身精度滿足不了工件精度的要求，需借助對刀盤多次測量返修，生產效率很低。

(2)采用φ40H6 mm孔作為工藝基準，雖與設計基準是同基準，實現了基準重合，但因定位孔太短，與芯軸存在配合間隙，導致定位不準確，影響到產品質量。

(3)砂輪的修整需人工控制，對操作工的技能及經驗要求很高。

生產過程中存在的這些問題不僅導致產品的質量處于不穩定的狀態，而且生產的產品數量遠遠滿足不了市場需求。工藝的改進勢在必行。

3 工藝方法改進措施

3.1 加工設備的改進

老工藝方法存在問題的主要原因是加工設備精度滿足不了產品質量的要求。要從根本上解決效率低，質量不穩定的問題，必須改變用于加工的硬件設施。

新工藝采用了改造后的花鍵磨設備?；ㄦI磨的改造是在普通花鍵磨上加FKG-180高精度數控分度頭及三軸聯動的WDK-01B系列數控砂輪修整器。FKG-180高精度數控分度頭能實現任意分度。改造后的設備等分精度在φ120 mm 圓周上的周節誤差為0.003 mm，累積誤差為 0.008 mm，能滿足工件精度的要求。加工尺寸精確、穩定，加工快捷、高效。因有冷卻系統，工件在加工過程中能實現及時冷卻，變形小，效率高。

3.2 裝夾方法的改進

為改善定位的可靠性，磨槽前的精磨內孔序，將φ40H6 mm孔、φ90 mm及D面一次裝夾中磨削成。φ90 mm孔加工成工藝孔φ90H7 mm，孔內裝入尺寸為φ90 mm×φ80 mm×80 mm的滾珠導套。再同時裝在外圓尺寸為φ80g6 mm的芯軸上，定位壓緊(如圖3)。滾珠導套具有摩擦系數小，軸向、周向都能運動的特點，依靠滾動摩擦，實現無間隙裝配。利用滾珠導套，實現了工件與芯軸的過盈配合，保證了定位精度。過盈量一般為0.01～0.03 mm。

3.3 磨削砂輪及磨削用量的選擇

數控砂輪修整器可對任意齒形進行修整。修整后形狀準確，尺寸精度高。加工該工件槽形時，如按槽形修整成型砂輪進行磨削，一個槽的3個面可一次磨削成型。但這樣的方法因為砂輪與工件的接觸面積較大，導致磨削應力大，易燒傷工件。為減小砂輪與工件的接觸面積，減小磨削應力，防止變形，磨槽時，采用了兩片砂輪進行跨齒磨削(圖4)。一次進刀，完成兩個槽3個面的加工。在不降低磨削效率的情況下，大大減小了磨削應力，對保證工件的精度提供了保障。為保證砂輪的正確至面，砂輪的硬度不能太軟。在實際生產中，選用了陶瓷結合劑的白剛玉砂輪，粒度為 46#～80# ，砂輪硬度為 H-K。

半精加工后，槽的單邊余量為 0.1～0.15 mm。為保證工件的精度，磨槽時分粗磨和精磨兩道工序。粗磨時，每次修整砂輪的背吃刀量為 0.03～0.05 mm，磨光一周后，砂輪做一次垂直進給，進給量為 0.02～0.03 mm。粗磨后留精磨量 0.05～0.07 mm 。精磨時每次修整砂輪的背吃刀量為 0.01 mm ,砂輪每次垂直進給量為 0.005 mm 。工件磨至圖紙尺寸后，在不進給的情況下，光磨工件2～3周，用以消除工藝系統的受力變形，以保證工件的加工精度及表面粗糙度。

磨削后的工件經光學分度頭檢測：相鄰槽同側面的周節誤差最大為0.005 mm ，累積誤差為 0.009 mm；相鄰槽底面尺寸誤差最大為 0.003 mm，底面尺寸累積誤差 0.008mm ；槽直線度誤差 0.005 mm內 。均能滿足圖紙要求。

4 結語

產品的加工質量，是機械制造工藝必須解決的首要問題。對于高精度的產品零件，必須利用可靠的工藝裝備來保證質量的穩定性。針對高精度輪槽在加工中存在的問題，綜合考慮造成問題的原因及生產成本，通過對硬件設施加以改善，并改變工藝方法，從根本上解決了生產過程中的瓶頸問題。在保證產品質量穩定性的同時，提高了生產效率，并降低了工人的勞動強度。經生產實踐的驗證，滿足了市場需求，為企業帶來了可觀的經濟效益。

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