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在普通車床上車磨等分球窩的夾具及主軸設(shè)計(jì)
資源天下 2020/3/21 10:53:01
【摘要】對(duì)于加工圓周分布的球窩，沒(méi)有適合的通用或?qū)Ｓ迷O(shè)備。研究對(duì)普通車床改造，實(shí)現(xiàn)車磨兩用加工等分球窩。對(duì)刀架進(jìn)行改造，裝上小拖板，正常車球窩；去掉小拖板，換上安裝在中托板上的砂輪主軸，以磨球窩。設(shè)計(jì)了安裝在車床主軸上的可分度的專用夾具，實(shí)現(xiàn)一次裝夾多工位加工。提出了刀架改造方案，設(shè)計(jì)相應(yīng)的磨削裝置電主軸，對(duì)高速電主軸的支承、冷卻、潤(rùn)滑、密封、預(yù)緊等進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析和研究。
關(guān)鍵詞：機(jī)床改造；車磨兩用；分度；夾具；電主軸
Key word:
中圖分類號(hào): TG502,TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
引言
對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造代替購(gòu)置專用機(jī)床，以完成專項(xiàng)產(chǎn)品的加工或提高加工效率，既便捷又經(jīng)濟(jì)。在單件小批生產(chǎn)中，選用現(xiàn)有的通用設(shè)備，經(jīng)過(guò)適當(dāng)改造，來(lái)完成特殊產(chǎn)品的加工任務(wù)，是企業(yè)的首選。
圖1是要加工的零件球面凹模，其端面上等分均布著n個(gè)球半徑為SR、深度為h的球窩。該球窩球半徑、深度的尺寸精度為H6，表面粗糙度為Ra0.4，需要經(jīng)過(guò)粗加工、磨削、研磨才能保證要求。該零件的品種規(guī)格多，批量小，n、SR、h各不相等,應(yīng)首先考慮在普通機(jī)床上加工。擬在普通車床如CA6140上完成球窩的車磨加工。
圖1 球面凹模
1 設(shè)計(jì)思想
1.1內(nèi)球面加工方法及成形原理
內(nèi)球面加工常用的方法有成形法、軌跡法和展成法。用成形車刀車、成形锪鉆鉆等屬于成形法；用圓柱砂輪、工件搖擺的擺頭磨屬于軌跡法；用圓柱立銑刀銑、圓柱砂輪磨等屬于展成法。本設(shè)計(jì)中，球窩屬于內(nèi)球面，車球窩用成形法，磨球窩用展成法。
展成法磨削內(nèi)球面的成形原理如圖2所示，砂輪軸線相對(duì)于工件軸線偏轉(zhuǎn)α角，兩者相交于O點(diǎn)。砂輪端面和球半徑為SR的球面相截，所得的截形始終是一個(gè)偏心距為e、直徑為砂輪直徑d的圓。當(dāng)砂輪和工件繞各自的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)偏心距為e、直徑為d的圓繞工件的軸線旋轉(zhuǎn)形成了內(nèi)球面。砂輪軸線的偏轉(zhuǎn)角α可以用下式計(jì)算：
圖2 內(nèi)球面磨削原理
1.2 改造總體思路
設(shè)計(jì)安裝在車床主軸上的專用夾具，使夾具中心相對(duì)于車床主軸的中心偏移一個(gè)球窩的中心半徑，將一個(gè)球窩的中心置于車床主軸的中心，進(jìn)行車或磨加工；再通過(guò)分度機(jī)構(gòu)，將圓周分布球窩的中心依次置于車床主軸的中心，實(shí)現(xiàn)一次裝夾多工位加工。粗加工時(shí)，刀架不變，用成形車刀車球窩；精加工時(shí)，去掉刀架上的小拖板，換上安裝在中托板上的砂輪主軸，將砂輪主軸座旋轉(zhuǎn)，使砂輪主軸軸線相對(duì)于車床主軸軸線傾斜一定角度，用圓柱砂輪磨球窩。同樣可以用改造后的車床磨圓周分布的直孔，方法是砂輪主軸座不旋轉(zhuǎn)角度，即砂輪主軸軸線平行于車床主軸軸線。
2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1專用夾具的設(shè)計(jì)
專用夾具結(jié)構(gòu)如圖3，夾具安裝和卡盤的安裝類似，通過(guò)夾具體1左端面和內(nèi)錐孔在機(jī)床主軸定位，用四個(gè)螺栓固定在主軸上。
夾具體1上有定位槽，槽內(nèi)裝有滑塊3，用滑塊移動(dòng)來(lái)調(diào)整偏心距，使球窩中心和主軸中心重合�；瑝K上有圓柱面和分度盤4的定位孔配合，另一端有方形定位鍵4與分度盤的等分槽單面靠緊定位。為了使相同等分的工件可以使用同一個(gè)分度盤，在分度盤上裝有過(guò)渡盤5，通過(guò)螺釘與分度盤固定成一體，并用壓板固定在夾具體上。工件通過(guò)環(huán)型壓圈8固定在過(guò)渡盤6上。夾具體上方有一個(gè)配重塊2，用來(lái)平衡偏心夾具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡力。
圖3 車球窩等分夾具結(jié)構(gòu)圖
2.2 刀架改造
2.2.1 總體設(shè)計(jì)方案
刀架改造的要求是在刀架上增加一套磨削裝置，其主要部件是砂輪主軸。因?yàn)榍蚋C直徑不大，為了保證磨削質(zhì)量，砂輪線速度要達(dá)到20～32m/s。因此在砂輪主軸的結(jié)構(gòu)摒棄了傳統(tǒng)的齒輪和皮帶傳動(dòng)，采用高速電主軸作為動(dòng)力源。
本設(shè)計(jì)方案是把普通車床刀架上的小拖板去掉，安裝上磨削裝置。磨削裝置包括電主軸支座、支座座板，電主軸，以及配套的改變電主軸轉(zhuǎn)速的變頻器等。支座底面到主軸中心的高度應(yīng)實(shí)際測(cè)繪，以保證砂輪主軸和車床主軸的軸線等高。電主軸安裝示意圖如圖4所示，支座座板2下面的凸圓柱以（未完，下一頁(yè)）
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