磨头架主轴训练与操作优化

一、工艺准备

1.分析图样

图1-18 头架主轴

图1-18所示为头架主轴，材料为20MnVB，热处理渗碳淬火硬度为59HRC（除φ40mm孔外）。两1∶20圆锥是主轴的轴承支承颈，主轴的1∶20圆锥用涂色法检验接触面积大于80%，表面粗糙度值为Ra0.4μm。主轴的MorseNo.5圆锥用涂色法检验接触面积大于80%，表面粗糙度值为Ra0.4μm。MorseNo.5圆锥对1∶20圆锥径向圆跳动公差在近主轴孔端为0.005mm，离主轴孔端200mm处为0.015mm。φ70h6、φ55h9、φ85h9的表面粗糙度值均为Ra1.6μm，φ（79±0.015）mm及台阶面的表面粗糙度值为Ra0.8μm。

2.磨削工艺

头架主轴的磨削工艺分析见表1-10。工件毛坯为锻件，经热处理正火，人工时效和渗碳后，由车削加工去碳和半精车各部尺寸。相关的各尺寸留磨削余量，由磨削精加工至尺寸及技术要求。零件的主要磨削表面为1∶20圆锥和Morse No.5圆锥孔两处。为了便于磨MorseNo.5圆锥孔工件的装夹，需选择以φ85h9作工艺基准。因此，φ85h9外圆的圆度的工艺要求小于0.001mm，以保证Morse No.5对1∶20圆锥的径向圆跳动公差要求。

表1-10 头架主轴的磨削工艺分析表

3.工件的定位夹紧

外圆磨削时工件用两顶尖装夹。内圆磨削时工件用中心架和单动卡盘装夹。采用通用夹具装夹工件的定位误差较大。操作时要使磨床头架主轴的中心与中心架支承中心、内圆磨具中心保持等距，误差控制在0.02mm内。φ85h9外圆作为工艺基础，在外圆磨削时应将圆度控制在0.001mm内。

4.选择砂轮

外圆砂轮特性：AF60J、WAF80L、WAF100L。

内圆砂轮特性：AF46H、WAF60J、WAF80J。

螺纹磨砂轮特性：WAF150J。

5.选择设备

内、外圆磨削用M1432D、M1432E型万能外圆磨床。螺纹磨削选用S7332型螺纹磨床。

二、工件磨削步骤及注意事项

1）研磨60°工艺基准。

2）粗磨φ55h9、φ（64.5±0.015）mm、φ70h6、φ85h9、φ（79±0.015）mm，留余量0.3～0.4mm。磨φ120mm台阶面，磨M68×2-6h至φ68^+0.1₀mm。

3）粗磨1∶20圆锥，留余量0.3～0.4mm。

4）搭中心架，磨MorseNo.5圆锥孔，留余量0.3～0.4mm。用量规涂色检验、接触面大于60%。(www.xing528.com)

5）热处理人工时效后，研磨60°工艺基准，用自用大头顶尖检验，接触面大于95%。

6）半精磨φ55h9、φ（64.5±0.015）mm，φ70h6、φ85h9、φ（79±0.015）mm，留余量0.08～0.12mm。磨φ120mm台阶面，磨M68×2-6h至φ68^-0.15_-0.25mm。

7）半精磨1∶20圆锥，留余量0.08～0.12mm。用量规涂色检验，接触面积大于70%。

8）在S7332型螺纹磨床上交换齿轮，用单线法磨螺纹M68×2-6h至尺寸。

9）在φ85h9处放置中心架，用单动卡盘找正1∶20圆锥的同轴度误差在0.002mm内，半精磨MorseNo.4圆锥孔，留余量0.10～0.15mm。用量规涂色法检验，接触面积大于70%。

10）调头在φ55h9处放置中心架，用单动卡盘找正1∶20圆锥的同轴度误差在0.005mm内，磨φ42H6至尺寸。

11）精研磨60°工艺基准。

12）精磨φ55h9、φ（64.5±0.015）mm、φ70h6、φ85h9、φ（79±0.015）mm至尺寸。磨台阶面至尺寸（13±0.1）mm。

13）精磨1∶20圆锥至尺寸。

14）搭中心架于φ85h9处，用单动卡盘找正1∶20圆锥的同轴度误差在0.002mm内，精磨MorseNo.5圆锥孔至尺寸。

注意事项：

1）磨削外圆时，中心孔与大头顶尖的接触面很大，要注意中心孔处的润滑。顶尖的顶紧力大小要适当，使中心孔与顶尖间能保持良好的接触。

2）精磨时，研磨两端中心孔，不能有扁圆现象。中心孔用自用顶尖涂色检验其圆度。

3）调整中心架支承中心与内圆磨具中心的等高度在0.02mm内。以防止产生圆锥双曲线误差。中心架支承中心与磨床头架中心也应保持等距，以免工件在加工时发生轴向窜动或脱落。

4）中心架支承处要保持良好的接触，间隙适当。支承圆的径向圆跳动误差小于0.001mm。

5）精磨外圆时，先磨外圆柱面至尺寸，后磨圆锥面。这样容易保证磨削的加工精度。

三、精度检验及误差分析

MorseNo.5圆锥的锥度可用通用圆锥量规检验。1∶20圆锥的锥度用专用圆锥量规检验。MorseNo.5圆锥常见的误差是圆锥的双曲线误差。磨削时应使工件中心与砂轮中心保持等距，并均匀进给，以减小圆锥素线的直线度误差。磨削时注意保证砂轮接长轴的刚度，注意减小砂轮接长轴的弯曲变形，以提高内圆锥的加工精度。

1∶20圆锥分成两段，当砂轮纵向磨削时，磨削力在圆锥的不连续处会发生变化，从而影响不连续圆锥素线的直线度。通常在素线的不连续处被磨成内凹。为此，在精磨时作2～3次光磨，以消除圆锥素线的直线度误差。

内圆锥的径向圆跳动公差通常在检验夹具上用心轴和指示表测量。引起径向圆跳动误差的原因主要是1∶20圆锥的圆度误差，单动卡盘的找正误差，φ85h9基面的形状误差及其定位误差等多方面。磨削MorseNo.5圆锥孔时，要注意减少上述误差，并特别注意防止两端误差的累积，将径向圆跳动误差控制在公差范围内。这种工艺方法，称为单动卡盘的定向找正法。此法可防止误差累积，使定位基准轴线的位置误差减小，从而满足内、外圆表面之间的位置精度要求。