一種新型的外圓磨床頭架

方俊芳

(安徽水利水電職業技術學院，安徽 合肥 231603)

0 引 言

數控機床是主要的機械加工設備。數控外圓磨床作為一種重要的精加工設備，在機械加工中發揮著重要的作用。現根據數控磨床的發展趨勢和市場的需求，開發了一種新型的外圓磨床頭架，本文介紹這種新型頭架。

1 傳統型和新型外圓磨床頭架的比較

1.1 傳統型的外圓磨床頭架

(1)結構復雜。傳統類型的外圓磨床頭架的傳動是通過電動機及四個皮帶輪傳遞動力。

(2)零件多。這種頭架需要的加工零件約50個，軸承6-8個，裝配工時為24h。因為零件較多，使用后期的故障率和維修成本都較高。

(3)體積大。此種頭架體積較大，占用空間較多。

1.2 新型頭架改進

新型磨床頭架如圖1所示，其特點是：

(1)結構簡化。此外圓磨床頭架以伺服電機作為源動力，通過一組同步帶輪直接帶動主軸或撥盤旋轉，實現變速、傳動和調節皮帶松緊的功能。

圖1 新型磨床頭架

(2)零件少。這種頭架需要的加工零件約15個左右，軸承2個，裝配工時為8小時。因為零件較少，使用后期的故障率和維修成本都較低。

(3)頭架體積較小。特別適合于自動上下料數控磨床，抓取零件的機械手可以直接從頭架上方通過，行程短。

(4)自帶修整金剛筆。在頭架體殼上面直接鑄造出金剛筆座，用于安裝金剛筆修整砂輪。因為頭架體殼的剛性較好，離加工零件砂輪的位置很近，所以修整砂輪的效率和質量都得到很大提高。

(5)準確定位，精度高。因為以伺服電機作為源動力，所以可以實現磨削零件在任意位置準確停止和啟動。并且將同步帶輪做成整數傳動比，對磨削需要準確定位和準確傳動比的異形零件，如凸輪、曲軸等，都能夠方便的實現。

(6)節約工時，降成本 。隨著數控技術的發展，伺服電機的成本已經大大降低，而加工和裝配的人工成本卻大幅提高。所以相比傳統類型的外圓磨床頭架，此新型的外面磨床頭架的總體成本降低了20%以上。

2 關鍵部件受力分析

2.1 新型頭架體殼結構及受力分析

(1) 結構。頭架體殼采用HT250材料鑄造成型后再進行加工。因為驅動用伺服電機要安裝在頭架內部，所以要在頭架體殼里面鑄造出1個140mm×125mm的矩形框，而這個對頭架體殼的剛性有一定的影響。為了保證體殼的剛性，開了矩形框的兩處筋板加厚到20mm，并在應力集中處做出圓角。

圖2 新型磨床頭架體殼

圖3 新型磨床頭架體殼有限元分析

(2)有限元分析結果及說明：①添加力的說明。根據此頭架體殼的實際受力情況，在支撐主軸部位添加兩個方向的力分別為500N和500N,為加工過程中實際受到的極限切削力的3倍左右。安裝修整金剛筆部位添加的力為100N。②受力變形分析。根據分析結果，最大變形處變形量為0.000913mm.因為這是實際受到的極限切削力的3倍左右的力的情況下的變形量。所以完全能夠滿足使用。

2.2 主軸結構及受力分析

主軸受力面為莫氏5號錐孔，也從2個方向分別添加500N和500N的力, 為加工過程中實際受到的極限切削力的3倍左右。最大變形處變形量為0.000299mm。磨件的圓度要求是0.0025mm(國家標準GB/T4685-2007)，因此主軸的剛性完全能夠達到要求。

圖4 新型磨床頭架主軸有限元分析

3 結束語

新型頭架運用在MKQ1332自動上下料磨床上面，磨削零件的圓度在0.001mm-0.002mm，粗糙度Ra0.2-0.3。完全滿足加工要求。在實際使用的6個月時間里，沒有出現故障。

從實際運用及理論分析看，此新型頭架具有結構簡單、充分利用數控優勢、經濟實用、可靠性高等特點。值得廣泛使用和推廣。

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