垂直挂臂式孔磨砂轮圆弧角修整器的设计与应用- .pdf

垂直挂臂式孔磨砂轮圆弧角修整器的 设计与应用 一 中船九江科技研发中心 江西3 3 2 0 0 0 余成毅龚海华曾鹏云 摘要 针对原有老式进 口精 密内圆磨床 设备修整器功能性缺少的问题 通过特殊结构设计加装 专用的修整 器装 置 较好地解 决了该设备对砂 轮 圆弧角精密修整 的技 术难题 并实现 了精 密修整不同尺寸的砂轮 圆弧角 并将此应 用于实际生产 极大地 提 高了生产效率 该修整 器装置具有修整精度 高 稳定性好 操作应用 简单及安装拆卸方便等特点 一 台 2 0世纪 7 0年 代 从 瑞 士 进 口的手动式 内圆磨床 其修整 器只具 备修整砂轮 外 圆的单 一功 能 对 于有 圆弧 角形状尺 寸精密 加工的 零件 则无法达 到其加 工 的精度 要求 由于其修 整器功能 的单一性 而导致 无法修 整多用途 成形砂轮 这极 大降低 了该 机床 设备实 用性的范 围 为 了使该设 备可应 用于一些特 型零件 的精密 加 工生 产 根据机 床现有特 定结 构条件 通过分析试 验 成 功设 计 出一 种垂直挂 臂式孔磨砂 轮 圆 弧角修 整器装置 如图1 所示 这 很好地 解决 了该精 密零件特 定 内 圆 圆弧 角精密加 工的技术难题 大幅提高 了加工效率 1 机床机构条件分析 手动式精密 内圆磨床6 A 其 砂轮主轴 固定在机 床液压导轨 平 板 上 通过 开启液 压操作按钮 手 柄 使机床导 轨在床 体上作左 右 滑移 来 实现 砂轮对 零件 内圆长 度 方向上 的磨 削加 工 同时也 可 以 作端面加 工 内圆孔径的尺 寸 大 小是通过 移动丝杠 带动工作 台 主轴来实现 控制的 而零件外端 面 的加工也 可通过端 面砂轮架来 实现 与 工作台一体 并与导轨平 图 1 1 止推锁紧套 2 滑向导轨轴 3 下限位块 4 反顶紧手柄 5 旋转导轨轴 6 丝杠螺母块 7 调节丝杠 8 移动导轨 9 T 形导轨 1 O 端面砂轮架 1 1 导 轨固定螺钉 1 2 移动导轨锁紧螺钉 1 3 定位移动销 1 4 锁紧轴套 1 5 悬臂轴锁紧螺钉 1 6 锁紧手柄 1 7 悬臂轴 1 8 旋转限位块 1 9 参照顶尖 2 0 缈 轮 2 1 R 角 2 2 金刚笔 2 3 联接杆导向面 2 4 稳定滑销 2 5 压力弹簧 2 6 联接杆 2 7 进给机构 2 8 进给螺杆 行的平板上安 装有修整砂轮外 圆 的修整器 如 图2 所示 由于端面 砂轮 架不开启 时是 固定不动的 而导 轨砂轮是在 床体上作左右位 置移 动 因此端 面砂轮架可作 为 圆弧角砂轮修 整器的安装基座 实现对导轨砂轮的圆弧角修整 由 于 是 敞 开 式 手 动 内 圆磨 床 加 之机床特殊 的结构特点 市场 上购买的相 关修 整器附件都 无法固定安装 因而 根据该机床 结 构特性 设计 出了符合该机床 结 构安装的一种垂直 挂臂式孔磨 砂轮 圆弧角修 整器装置 该装 置 安 装 拆 卸 方 便 且 操 作 应 用 简单 见 图3 并增加了机床修整器 对成 型砂轮的修 整功 能 扩大 了 机床的加工应用范 围 图 2 1 丝杠手轮 2 工作台头架 3 外圆修整器 4 砂 轮主轴 5 液压导轨 6 床体 7 手柄 参磊 冷 加 工 4 3 3 2 设计结构原理 垂直挂 臂式孔磨砂轮 圆弧 角 修整器装 置的结构原理如 图1 图 4 图5 及图6 所示 该装置是通过 T 形导轨和小型T 形导轨 精 密密 珠轴 系配合进给机构 及两垂直相 交的旋转 圆接触面 即球形 圆弧 面 技术 实 现 圆弧 角 的精确 修整 其中 进给机 构安装在滑 向导轨轴 上 滑 向导 轨轴通过调 节丝杠 在旋 转导轨轴 上移动并通 过反顶 紧手柄定位 旋 转导轨轴 与悬 臂轴 精密密珠 轴系联接在一 起 悬臂轴通过锁 紧轴套安装在 移动 导轨 上 并通 过T形导 轨安 装 固定在机床端面 砂轮架上 进 给机构 由金刚笔 进 给螺杆 压 力弹 簧 联接杆 止推锁紧套及 稳定滑销组成 向 图 4 1 丝杠顶板 2 丝杠挡板 3 挡板插销 采用相互 垂直交叉旋 转的 圆 接触面 即为球形 圆弧 面 技术 原理 通过 在锁紧轴套 的上下位 置调整锁 紧悬臂轴与左 右移动锁 紧的 T形导轨 用定位 转动销和 锁 紧手柄 将悬 臂轴 垂直 固定 在T 形移 动导 轨上 T 形导 轨安 装 固 定在机床端 面砂轮架上 形成能 在上下左右 任一位置调 整移动和 锁紧 固定 的垂直于砂轮 外 圆的悬 臂轴 安 装有金刚 笔的进给机构 固定在旋转导 轨轴上 与悬臂轴 精密密珠轴 系配合连接 在一起 推动旋转导轨 轴并且在9 0 范 围 内限位绕 悬臂轴旋转 形成绕悬 臂轴精 密稳 定旋转 的砂 轮 圆弧 角 修整 器装 置 实现 砂轮 圆弧 角尺 角的精确修整 通 过 锁 紧 轴 套 实 现 悬 臂 轴 在上 下任 一位 置的 调整 锁紧 T 4 4 一 曷 籼工 图 5 1 悬臂轴端盖 2 封 闭罩 3 钢球保持架 4 冈 球 5 垫片 6 锁紧螺母 7 力 口 固螺母 图6 形 导轨与移动导轨 可实现 固定在 机 床端面砂轮架 上和实现 自身的 左 右任一位 置移 动调整锁 紧 锁 紧轴 套与T形导 轨连 接的 移动 导 轨 通过定位转 动销和锁 紧手柄 连 接在一起 实现 了垂直 于砂轮 外 圆的悬臂轴在 上下左右任 一位 置的移动调整和固定锁紧 采 用旋 转 轴 为 轴 套 孔 与 悬 臂轴为轴颈用两倍 的钢球直 径 作 为过盈配合和端 面过盈 配合技 术 使旋 转 轴 绕 悬 臂 轴 精 密 旋 转 实现稳定精确的剧 修整 采 用小 型T形 导轨 技 术及 定 位 锁紧技术 使进给机构 在旋转 导 轨轴上作上 下滑移 并 通过手 柄 反向顶 紧 实现直径 1 O O mm 范 围的砂轮对线位置调整 采 用螺纹旋进 与压力弹 簧反 向顶紧技术 通过 进给螺 杆的旋 进 与机构 内压力弹簧的 反向推 力 和 限位销的 作用 使安装 在进给 杆 上的金刚 笔在进给和退 回时更 加 稳 定 实 现 圆弧 角值 的精 确 修 整 3 工作原理实施过程 采 用相互垂直 交又旋 转的 圆 其接触面 即为球 形 圆弧 面 技 术的工作原理 如 图1 图2 图 4 图5 及 图6 所示 通过在锁 紧轴 套内 上下调 整锁 紧悬 臂轴与左 右移动锁 紧的 T形导轨 用定位 转动销和锁 紧手柄将悬 臂轴垂直 固定在T形移动导轨上 T 形导轨 安装 固定在 机床端面砂轮 架上 形成能上 下左右任一位 置调整移 动和锁 紧固定的垂直于 砂轮外 圆 的悬臂轴 安装有金 刚笔的进给 机构 固定在 旋转导轨轴 上 与悬 臂轴精 密密珠轴 系配合连接在一 起 通过 参 照顶尖 对旋 转砂轮 的 位 置定位 推动旋转导 轨轴 带 动 进给机构 和金刚 笔围绕径 向旋 转 的砂轮在9 0 范 围内旋转 并 在 两限位块 的限位作 用下 实现 以旋 转砂轮端 面与外 圆成交点为 中心线 的1 J 4 圆弧相切 并通过调 节 丝杠和进给 螺杆 确 保所需砂 轮 圆弧角 角的精确修整 该 修 整 器 装 置 安 装 固 定 在 机床端 面砂轮架 上 在 悬臂轴尾 端安 装的金 刚笔位 置参考顶尖校 正 调整确 定相对导轨 砂轮的位 置并 锁紧 旋 转导轨轴 安装在悬 臂 轴 上 包 括 滑 向导 轨 轴 反 顶 紧手柄 调 节丝杠 丝杠螺母 块 下限位块 以及进给 机构 调 节 丝杠 包括丝杠 顶板 丝杠挡板 及挡板 插销 进 给机构 安装在滑 向导轨 轴上 包 括进给 螺杆 联 接杆 压 力弹 簧 止推 锁紧套 稳定 滑销和金 刚笔 悬 臂轴与旋 转 导 轨 轴 密珠 轴 系 配 合 包 括 钢 球 钢 球保持架 悬臂 轴端盖 垫片 锁紧螺母 加 固螺母和封 闭罩 悬 臂 轴 相 对 砂 轮 在 径 向 上 的全方 位位置调 整 是通过 导轨 机构 锁紧轴套 锁紧手 柄以及 小 型T形旋 转导 轨轴 滑 向导 轨 轴 调 节丝杠和 反顶紧 手柄 来完 成的 从而保证 了该装 置的灵活 性和 实用性 进 给机构 中的压力 弹簧通 过联接杆联 接金 刚笔 对 进给螺 杆实施反 向作用 力 减少 了修磨 中出现的振 动现象 同时 通过止推 锁紧套导 向和止推 锁紧 套上的稳 定滑销 作用在联接 杆 导 向面上 防止 了在 金刚笔接 触 高 速旋转 的砂轮时 出现 的打转 现 象 保证 了金刚 笔的稳定性 确 保 圆弧 角 的精确 修 整 同时 由 于该装置采 用 2 5 mm的精密钢球 进行 孔与两端面 的过 盈配合 使 得该进 给机构绕 悬臂轴的旋转 更 加稳 定 增加 圆弧 角修磨 的稳 定性 提高修磨精度 4 实际生产应用 根 据 某 特 型 零 件 图 样 中 的 加 工技 术精 度要求 特别是针对 图样 中零 件的深孔 内端面与孔径 相接 的R角精 度 要求 在加 工 中 对零 件 圆弧 角尺角 的加 工控 制做 过多次试 验加工 均未能达 到其 尺寸 公差的一致性 及表面粗糙 度 要求 当内孔直径 的尺寸精度加 工达到后 再经行 圆弧角和端面 加 工 通过 检测发现 由于人 工 修整 的砂 轮 圆弧 角 其 角尺寸 的大小一致 性及砂轮 圆弧角与砂 轮 端面 外 圆相切连 接的准确性 很难保证 最终导致 零件 内孔端 面与 内孔孔径相连接 的 圆弧 角公 差无法控 制 很难达 到其精度指 标 也 无法实现 圆弧 角公差尺寸 的一致性 通过设计 安装一种 垂直挂臂 式 孔磨砂轮 圆弧 角修 整器专用装 置 成功 解决 了该关 键零件其 内 孔 圆弧 角加 工精 度 问题 并大 幅 提高 了零件加 工精度 提升 了加 工效率 该装 置在实际应用 中操 作简单 只需要 以参 照顶尖对 砂 轮定位 推动进 给机构并开 启砂 轮 就会快速地 实现砂轮 的圆弧 角修整 同时修 整的砂轮 圆弧 角 精度好 修 整光滑 R角尺寸稳 定 达到 了该零 件内孔 圆弧 角公 差尺寸的一致性 与表 面粗糙度要 求 这充分说 明该装置在实 际生 产 中的应用可有 效提高产 品零 件 的加工精度和生产效率 5 结语 通过 设计的垂直挂 臂式孔磨 砂轮 圆弧 角修整 器装置 并将其 投入到实际加工 生产中 成功地 解决了实际生产 中遇 到的技术难 题 为企业创造 了效 益 同时该 装置的成功应用 也为 国内相 关 企业机械领域 中的加 工设备提 供 了一种修整 器的设计方案和一种 可直接应用于实 际生产的修整 器 产品 具有非常 好的应用价值 及 参考借鉴意义 MW 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 2 0 金属加工 热加工 2 0 1 5 年第1 5 期要目 热成 形技术在汽车上快速应 用及着力点 超 强钢热成形技 术及装备行业 发展现状 与方向 锻造 企业应如