周哲波，李曉琴，葉友東，趙啟剛，劉　暢

(安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽　淮南　232001)

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磨頭座的加工工藝分析

周哲波，李曉琴，葉友東，趙啟剛，劉暢

(安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽淮南232001)

陶瓷磚是現(xiàn)代建筑裝修工程中應(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫?zé)贫桑〞?huì)產(chǎn)生表面變形、不平整、隱性裂紋等缺陷，為提高其表面質(zhì)量及尺寸精度，對(duì)陶瓷磚進(jìn)行拋光顯得尤為重要?；趯?duì)拋光磨頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能特性的研究與分析，以拋光式磨頭的主要部件磨頭座為研究對(duì)象，結(jié)合其承載受力和工況的特征，給出了其選材的方法與原則，提出了加工工藝難點(diǎn)及相應(yīng)的工藝措施，經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，該工藝方案能較好保證磨頭座加工質(zhì)量及其使用要求。

拋光式磨頭；磨頭座；加工工藝；工藝難點(diǎn)

陶瓷磚是現(xiàn)代建筑裝修工程中應(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫?zé)贫桑〞?huì)產(chǎn)生表面變形、不平整、隱性裂紋等缺陷，為提高其表面質(zhì)量及尺寸精度，對(duì)陶瓷磚進(jìn)行拋光顯得尤為重要。拋光工序中擺動(dòng)式磨頭運(yùn)動(dòng)軌跡的不均勻會(huì)造成瓷磚表面平整度差，磨頭的振動(dòng)也會(huì)加大瓷磚的破碎率。磨頭座是各部件定位與承接的核心基礎(chǔ)部件，具有連接主動(dòng)擺桿、從動(dòng)擺桿、模塊座等部件的功用，其加工質(zhì)量與加工精度好壞直接影響磨頭的使用性能和穩(wěn)定性，長(zhǎng)期以來(lái)備受業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的關(guān)注。

1　拋光磨頭主要結(jié)構(gòu)及拋光原理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)磚坯表面的高質(zhì)量加工，磨頭在拋磨時(shí)其參與光整加工的磨塊采用周期性擺動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的拋光磨頭主要由磨頭主軸、磨頭座、模塊座、擺桿軸和油路接頭等部件組成，具有較好的瓷磚拋磨功用。如圖1所示其拋光原理是主軸通過鍵與聯(lián)軸器剛性聯(lián)接來(lái)驅(qū)動(dòng)，聯(lián)軸器與磨頭座剛性連接驅(qū)動(dòng)磨頭座一體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)磨頭公轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸套與主軸空套，但通過鍵與主動(dòng)齒輪固連，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪同軸，兩者同中間齒輪同時(shí)嚙合，且兩者的齒數(shù)差為2。為滿足等中心距的要求，兩者采用不同的變位方式，主動(dòng)齒輪采用負(fù)變位，從動(dòng)齒輪采用正變位。從動(dòng)齒輪通過銷與實(shí)現(xiàn)周期擺動(dòng)凸輪流機(jī)擺桿機(jī)構(gòu)的平面凸輪相連，且驅(qū)動(dòng)其實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的磨塊周期拋磨擺動(dòng)。

1. 模塊座；2. 擺桿組件；3. 中間齒輪；4. 主動(dòng)齒輪；5. 被動(dòng)齒輪；6. 凸輪；7. 磨頭座圖1　拋光磨頭的結(jié)構(gòu)圖

2　磨頭座的加工關(guān)鍵工藝方法

2.1磨頭座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

擺桿軸通過磨頭座上的同軸孔來(lái)實(shí)現(xiàn)固定安裝，即要求磨頭座上同軸前后支承孔具有較高的同軸度，磨頭座和擺桿軸之間裝有減摩軸套，其中軸座起固定和支撐作用，其優(yōu)點(diǎn)是可滿足任意調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸的角度和高度、結(jié)構(gòu)緊湊要求。磨頭座通過螺紋與聯(lián)軸器和旋轉(zhuǎn)軸套連接成一體，三者以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為消除多磨塊同時(shí)拋磨多力不平衡對(duì)磨頭軸的影響，設(shè)計(jì)選用關(guān)節(jié)軸承來(lái)承載，以滿足磨頭正常平穩(wěn)工作需要(見圖2)。

圖2　拋光式磨頭的磨頭座結(jié)構(gòu)圖

2.2磨頭座主要加工難點(diǎn)

如圖1所示，磨頭座為整機(jī)的基礎(chǔ)承載件，是各部件定位與承接的核心部件，依據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能特殊要求可知，其加工難點(diǎn)如下：

1)磨頭座毛坯為鑄件，內(nèi)腔復(fù)雜，其鑄造質(zhì)量要求較高。如何保證其鑄造質(zhì)量和精度，避免縮孔、縮松、氣孔、晶粒粗大、組織不致密等鑄造缺陷。為維修更換方便，其質(zhì)量應(yīng)輕便，且考慮其工作環(huán)境應(yīng)有一定的防腐性能，一般選用鑄鋁合金，為保證鑄件質(zhì)量應(yīng)采用金屬模壓力鑄造成型。

2)磨頭座安裝擺桿軸前后支承孔應(yīng)同軸，否則若其間隙過小時(shí)會(huì)造成擺桿軸無(wú)法裝配，若間隙過大時(shí)，擺桿軸跳動(dòng)加劇，磨頭振動(dòng)嚴(yán)重和磚坯破碎率加大。另外不同組的擺桿軸支承孔應(yīng)均布等分于磨頭座周圍，若各組分布不均整個(gè)磨頭座在工作過程中會(huì)產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩，極易造成擺桿軸扭斷。

3)為避免擺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)不順暢，模塊傾斜，使模塊能夠充分接觸到瓷磚，降低碎磚率，安裝磨頭軸與擺桿軸的兩孔應(yīng)有垂直度要求。

4)磨頭座與聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸套、關(guān)節(jié)軸承、軸承座套等連接件的配合尺寸，以滿足整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、有效消除多載荷作用的影響、擺動(dòng)范圍可調(diào)的功能要求，確保磨頭高效工作及各運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件磨損小、壽命長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)瓷磚拋光效率高、降低碎磚。

2.3磨頭座加工關(guān)鍵工藝方法介紹

針對(duì)上述磨頭座各加工難點(diǎn)與重點(diǎn)，為保證磨頭座的加工精度，需要制定合理的加工順序，在保證零件精度和表面粗糙度的同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先確保關(guān)鍵工序的工藝質(zhì)量才能滿足該件的各項(xiàng)技術(shù)要求和質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

通過工藝分析可知，該件屬多組孔系開放式箱體類零件。各孔尺寸精度及形狀精度要求高均為IT6，各孔系之間位置精度要求也很高，主要包括相對(duì)垂直度、同軸度，一般均要求達(dá)到IT6。其主要加工量為面與孔的加工，通常將其關(guān)鍵工序均安排在鏜床上來(lái)加工，其關(guān)鍵工序的工藝方法如下：

1)為了保證在鏜床上安裝工件基準(zhǔn)統(tǒng)一及擺桿孔與主軸孔的垂直，如圖3所示在鏜床上采用已銑好的磨頭座底面為基準(zhǔn)。同時(shí)利用夾具將磨頭座固定在鏜床的工作臺(tái)上，為保證同軸度和垂直度應(yīng)用一次加工完成。以磨頭座底面為基準(zhǔn)加工其上端面，再以磨頭座上端面為基準(zhǔn)加工其底面，確保互為基準(zhǔn)的原則。

1. 磨頭座;2. 壓板;3. 圓柱銷;4. 插銷;5.夾具體圖3　磨頭座軸承孔鏜夾具三維圖

2)為防止粗加工應(yīng)力對(duì)磨頭座影響，將粗鏜、精鏜工序分開，并在粗精鏜加工工序中安排振動(dòng)去應(yīng)力處理工藝措施，以保證裝配精度。

3)為保證磨頭座擺桿孔與主軸孔的垂直、擺桿軸前后支承孔同軸性要求，在單件小批量生產(chǎn)條件下，用普通鏜床進(jìn)行加工，為保證其孔系之間的配合精度要求，采用鏜模法來(lái)加工該件上的孔系。工件安裝采用磨頭主軸內(nèi)孔和磨頭座底面定位，夾緊磨頭座外圓大端面裝夾方法。等分精度和確保6組孔的等分位置要求，通過回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)同一軸線各孔的加工。為保證同組孔的同軸度要求，應(yīng)用鏜模上同軸導(dǎo)套的前后支撐來(lái)消除刀桿重力和切削力軸線偏斜的影響。為避免機(jī)床精度對(duì)孔系加工精度的影響，鏜桿與機(jī)床主軸連接采用浮動(dòng)方式。在粗精加工前，先加工出用于定位基準(zhǔn)的磨頭座底面如圖2所示，為減少多次疊加定位誤差的影響，利用已加工好的磨頭座底面為精基準(zhǔn)，在鏜床上一次裝夾，加工出磨頭座上端面和磨頭主軸內(nèi)孔。多組擺桿孔的加工工序?yàn)椋阂约庸ず玫哪ヮ^座上端面及主軸孔為基準(zhǔn)，通過鏜模來(lái)依次加工各組同軸軸承安裝孔，鏜后工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°， 保證已加工孔與鏜床主軸同軸，再加工另一端孔，利用插銷定位，再回轉(zhuǎn)60°一次加工分布在磨頭座外圓大端面上的六個(gè)等分孔。

4)在大批大量生產(chǎn)條件下，可選用數(shù)控鏜床或加工中心進(jìn)行加工，工件安裝方式與普通鏜床安裝相同，確?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一的原則，利用數(shù)控重復(fù)定位精度高及刀具自動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)來(lái)保證各孔系的位置精度及尺寸精度要求。

3　結(jié)論

磨頭座是拋光磨頭定位與承接的核心部件，其選材及加工工藝的合理與否直接關(guān)系到拋光磨頭的使用性能和維修更換及質(zhì)量和效率。為防腐和更換維修方便建議選用鑄鋁合金，為保證鑄件高質(zhì)量要求建議采用金屬模壓力鑄造。磨頭座孔系均采用工序集中和統(tǒng)一基準(zhǔn)的措施，在鏜床上利用專用工裝來(lái)進(jìn)行安裝和加工。同組孔由夾具上的鑄桿導(dǎo)向支承套來(lái)防止刀桿的重力和切削力產(chǎn)生的軸線偏斜，確保其同軸度，尺寸精度用塞規(guī)來(lái)保證，各組孔的等分用掉頭鏜削法來(lái)進(jìn)行保證。經(jīng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，該工藝方案能較好保證磨頭座加工質(zhì)量及其使用要求。

[1]卲俊鵬，徐斌.拋光機(jī)磨頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)及其對(duì)振動(dòng)的影響實(shí)驗(yàn)研究[J].振動(dòng)與沖擊，2011，30(8)：207-211.

[2]葉友東，周哲波.一種新型拋光磨頭潤(rùn)滑方式的選擇[J].煤礦機(jī)械，2007，38(6)：101-103.

[3]胡城立，朱敏.材料成型基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2012：5-100.

[4]周哲波，姜志明.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京大學(xué)出版社，2012:173-226

[5]張永全.箱體類零件的加工工藝分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2011(5):56-64.

(責(zé)任編輯：李麗)

Process Analysis of Grinding Head Seat

ZHOU Zhe-bo，LI Xiao-qin，YE Yo-dong，ZHAO Qi-gang，LIU Chang

(School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan,Anhui 232001，China)

Based on the research and analysis of a function and structure characteristic of a polish grinding head, the grinding head seat which is the important component of polish grinding head was studied as the main object. In view of the present situation of the tiles, the material selection was given，the manufacturing method of the blank and the processing difficulties as well as the corresponding technical measures were proposed. The measuring results show that this process can ensure the processing quality and the application requirements of frame.

polish grinding head; grinding head seat; processing technology; process difficulties

2015-12-01

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405004)

周哲波(1965-)，男，安徽六安人，教授，碩士，研究方向：機(jī)械傳動(dòng)和礦山機(jī)械。

TU65

A

1672-1098(2016)03-0001-03