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，因其加工精度高、加工質量好、加工材料范圍廣而一直沿用至今[1]。在機床行業的零件加工中，研磨是一種應用比較廣泛的加工方法，是在精加工的基礎上進行的精整加工，主要以精車、精鏜、精鉸、精磨等為基礎加工，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，研磨可加工內外圓柱面、內外圓錐面、平面、螺紋和齒輪的齒形等型面。在現實生產中多用于軸類零件的外圓和各種套類零件內孔的研磨。

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量較少或小批量生產時，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，將工件任意調轉90°～180°位置，以防止由于工件受力不均勻而產生的傾斜，這種手工研磨方式優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，而且研磨質量也不易保證，出現人為誤差的概率也很高，已遠遠無法滿足現代化生產的需要，極大地制約企業高質量、高效率、低成本的發展進程。

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變為機械研磨，實現了自動化加工，這種研磨方法具有加工精度高、操作方便、加工效率高等優點，將使工人的勞動強度大大降低。

1 端面研磨裝置結構特點

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運動。在研磨工作臺的上表面加工多個環形槽，研磨工件時，在工作臺臺面上均勻涂抹研磨劑，環形槽起到存儲研磨劑的作用。在工作臺外側安裝有防護罩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，工裝套內部的工作臺臺面區域內即為工作區，根據實際情況調整工裝套安放位置。工裝套用兩個調整座12調整，調整座固定在底座邊緣處，調整座上安裝連桿，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部工作臺下面，調速電動機10通過電動機座9與十字聯軸器8相連，十字聯軸器8分別與調速電動機10的輸出軸和工作臺下部相連，調速電動機帶動工作臺實現旋轉運動，調速電動機上設有調速手柄。

研磨工作臺7的臺面就是研磨用的研具，通過工作臺旋轉，臺面與工件端面產生相對摩擦運動，來實現研磨加工。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，從而實現對工件的切削，較好地發揮研磨作用。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，可根據研磨量的大小選擇不同規格；根據研磨工件材料不同，磨料的種類也不同，可根據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，再加入適量化學活性較強的油酸、硬脂酸或工業用甘油，使用時應調得干稀合適，使表面產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，布滿整個工裝套內部，充分利用工裝套內的工作空間。通過調整座來調整滾子，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產生向外的離心力作用，再通過調整座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，從而與旋轉的工作臺臺面產生相對摩擦運動，達到研磨加工的作用。傳動裝置的電動機10選用自帶變速機構的調速電動機，在工作時，為使研磨加工達到最佳效果，需要根據加工工件的外形尺寸、質量和數量來調整電動機的轉速，可利用電動機上的手柄來調整電動機轉速，調整范圍為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構緊湊、體積小、調整方便快捷。

2 使用方法及優點

結合圖1所示，根據研磨裝置的結構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、調整桿和電動機。支架是整臺研磨裝置的基礎，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，用來驅動工作臺進行旋轉運動，工作臺必須保證運行平穩，不易產生變形，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，采用調整桿來調整工裝套與工作臺的偏心距離。工作臺旋轉時，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，可根據實際情況采取粗研和精研進行加工。研磨時，根據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規格，精研時磨粒粒度采用W14～W5規格，然后將配制好的研磨劑放置在工作臺上面和研磨溝槽內，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量情況調整好與工作臺中心的偏心距離，工裝套的外徑靠緊調整桿前的滾子，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，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，可利用調整座調整滾子來調整工裝套位置。工作時，啟動電動機通過十字連接軸8帶動工作臺旋轉，可適當調整電動機轉速來適應不同的工件尺寸、質量和數量，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，利用自動旋轉的工作臺，產生與工件端面的相對摩擦運動，再加上研磨劑的作用，實現研磨切削，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，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，不僅設計結構簡單、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，將人工勞動轉化成機械運行，使運行速度比人工移動工件更加均勻，質量更容易保證。這種研磨裝置與傳統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，提升了加工質量，還可大大降低加工成本，可滿足企業高質量、高效率、低成本的發展需要。

3 結語

研磨工作臺的平面度直接影響研磨的質量，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。