丝锥磨床三角套筒的工艺分析
2022-5-9 来源： 西北机器有限公司 作者：韩晓妮
摘要: 10 mm 半自动数控丝锥磨床适合磨削各种标准三角螺纹的丝锥，也可以磨削螺纹塞规及其他同类型的公制螺纹制品。适合用于固定产品类型的大批量的生产，具有极高的生产率。
关键词: 丝锥磨床; 三角套筒; 生产加工; 工艺
1、丝锥磨床主要结构及工作原理
本机床由床身、工作台、砂轮座、砂轮箱、尾架、传动装置、自动进给和自动补偿机构、砂轮修正器、电器设备、油箱、冷却箱等部分组成。
1) 床身呈方形，机床各主要部分均安装在床身上。在床身上有纵横 2 条导轨前面导轨系和床身铸为一体，工作台装在上面，2 根横导轨是固定在床身上的，平导轨及 V 型导轨上均放置带有滚柱的保持架，砂轮座放在上面，可轻便地沿着滚动导轨前后移动。
2) 工作台与床身上分别安装 2 条交叉滚柱导轨，在其上部也有 2 条导轨，尾架就放在上面，纵向进给丝杠，固定在工作台上，而螺母座是固定在床身上的。工作台的纵向移动是通过左端带减速机的伺服电机通过 1 对齿轮传到丝杠，带动工作台纵向往复移动。
3) 砂轮座放置在机身的横导轨上，砂轮座后端安装有砂轮座进给伺服电机，完成砂轮座自动横向进给机构和自动补偿，砂轮座进给丝母安装砂轮座并底部固定在床身上。砂轮座快进时，在带减速器的进给伺服电机控制下，快速推动其进给5 mm。
4) 砂轮箱用 4 个螺钉固定在砂轮座上，砂轮座上的定心块刚好镶入砂轮箱上凹入的扇形槽内，当旋转砂轮箱顶住丝杠时，拨块便带动砂轮箱上下移动，使之围绕定心块的中心转一角度，使砂轮轴倾斜，其角度值应根据磨制不同螺纹的螺距及中径所计算出螺纹升角来调节砂轮轴的倾斜角度。砂轮轴的转动由装在砂轮座上的高度平衡的电机带动，转速通过调节皮带轮的皮带所在槽的不同位置来实现。
5) 尾架主要由下滑座、上滑座，以及三角套筒组成，下滑座是下底面的 2 条导轨与工作台上的导轨配合，旋转手柄便可由偏心轴等零件夹紧。手柄为保证尾座顶尖与工作台顶尖水平方向同心的调节作用，刻度值为 0.005 mm，调节后由螺母紧固。拆卸顶 尖 时，需 要 旋 转 手 把，使 之 靠 近 顶 尖，扳 动 手 柄即可。
6) 横向进给机构和自动补偿机构。本部件安装在机床横导轨的中部，砂轮座横向进给丝杠与进给伺服电机直连，完成砂轮座自动横向进给机构和自动补偿，为砂轮箱的进给之用。工作时，砂轮座快速推进 5 mm 后，砂轮箱的进给伺服电机按计算机设定的进给量进给。当砂轮修整时，砂轮修正器在砂轮修正伺服电机驱动下，使托板前进一个修整量，同时，在计算机控制下，在横向伺服电机驱动下，使砂轮座前进相应的距离，此距离与砂轮的修整量一致，因而砂轮座得到补偿，即砂轮修整后，不需再对刀。补偿准确与否还与金刚笔锋利程度、砂轮等因素有关。调整砂轮修整量通过计算机设定参数，其 修 整 量 为0. 01、0．02、0．03 mm。7) 砂轮修整器。本部件固定在砂轮座上。修整时由油缸移动拉杆，带动金刚笔夹具回转，从而达到修整作用。砂轮修整器中心和砂轮厚度中心的对准由固定在镶条上的螺钉来调节。行程开关是用来使修整器往复及停止用的。砂轮修整的角度由刻度尺示出。当底座上的黑刻线对准刻度尺上的 60°刻线时，则修出的砂轮角度为 60°，当底座上的红刻线对准 55°刻线时，则修出的砂轮角度为 55°。
2、三角套筒工艺
1) 此三角套筒为丝锥磨床的关键零件，也为易损件。零件材料特殊，主要加工面的精度要求及粗燥度要求比较高，对毛坯要求经过锻造、正火处理，零件加工过程中容易变形。技术要求及参数: ①三角套筒3个面 A、B、C、三面及 1 号锥度孔渗碳淬火 HＲC59 渗碳厚度 1．0 ～ 1．2。②平磨 A、B、C的粗燥度达 8 级以上，且 A、B、C 面度平面度允差 0.005。③莫氏锥孔中心线对平磨 A、B、C 的不 平 行 度 允 差 0.010 /100。④莫氏锥孔中心线与三角形 A、B 面的不对称性允 0． 2。2) 材料分析，此零件材料为 20 Cr，直径 Φ80，长 152 mm。材料为低淬透性渗碳合金钢，碳 C: 0．18 ～ 0．24; 硅 Si: 0．17 ～0．37; 锰 Mn: 0．50 ～ 0．80; 铬 Cr: 0.70 ～ 1．00。该钢淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧良好，正火范围:温度 920 ℃ ～ 950 ℃，硬度 156 ～ 179 HBS，20 Cr 回火脆性不明显，渗碳时钢的晶粒有长大倾向，所以要求二次淬火，以提高心部韧性，不宜降温淬火，该材料较好的淬透性，中等强度的韧性。经过渗碳淬火表面强化处理后，会获得细针状回火马氏体，硬度为 58 ～ 40 HＲC，为了提高表面耐磨性，需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证表面具有很高硬度和高耐磨性，而心部具有良好的韧性。
3、工艺流程
①锻件毛坯放加工量。② 正火处理 920 ℃ ～ 950 ℃。③装夹定位，将工件固定在铣床上，保证底面与床面平整，铣36 上面，放加工量 2 ～ 2．5 mm，铣 47 两面按 51 做，铣长短 152按 157 做，均达粗糙度 6．3，铣 A、B、C 各面放加工量 0．5 mm。④夹搞正: 钻莫氏 1 号锥孔按 Φ9 钻通，与各面平行允差不大于0．1 mm; 镗铰莫氏 1 号锥孔留量 0．1 ～ 0．15 mm，达粗燥度 7级; 考虑左端面有 2．5 mm 留量，严格控制锥孔大端尺寸，考虑各面留量。⑤表面渗碳处理: 孔表面不允许有坑点，渗碳前将孔清理干净。⑥钻铰莫氏 1 号锥孔留研量 0．04 ～ 0．05 mm，粗糙度达 7 级，( 按锥度按锥度 1∶20．047) 考虑左端留有 2．5 mm加工量。⑦划线。⑧以锥孔定位，铣 36 上面，47 两面各放磨量 0．2 ～ 0．25 mm，铣 152 右端面成，粗燥度达 5 级 ( 考虑左端面放量 2 ～ 2．5) 铣 12 槽及 0．5 凹台成，12 + 0.2按 12 + 0．05做，均达粗糙度 5 级，倒角加深留量。⑨ 夹搞正: 以锥孔定位，车 152 左端面放量 0．3 ～ 0．4 mm ，车 Φ28 外圆留量 0．8 ～ 1 mm，车台肩面及槽成。瑏瑠修光右上端粗燥度 6 级铣面，12 + 0．2按 12 + 0．1做，去毛刺，棱角。瑏瑡以锥孔定位，镗 Φ17 孔 台 成。瑏瑢 淬 火HＲC52。瑏瑣以锥孔为基准，搞正，磨 A、B、C 各面，留精磨量0． 2 ～ 0． 25 mm。瑏瑤定性 120 ± 10℃ 24 h。瑏瑥以锥孔定位，车Φ28 外圆及粗燥度 7 级端面成。瑏瑦研锥孔成。瑏瑧以锥孔为基准，精磨 A、B、C 面成。瑏瑨去毛刺，棱角 砂光 36 上端粗燥度 6级面及槽成。
4 、专用工具
镗床将莫氏一号锥孔及 Φ17 孔先按 Φ9 钻通，留加工量0. 1 ～ 0．15 mm，待渗碳后钻铰锥孔留研量 0．04 ～ 0．05 mm，最后用研磨芯子研锥孔成。锥度芯子 ZF286 － 132，将锥度芯子装入莫氏一号锥孔内，搞外端外圆与 A、B、C 三面平行，保证了零件精度要求。
5、结语
经过小批量试制和装配试车，此工艺流程的编制和专用工具合理可行，解决了产品零件加工过程的变形、易损问题，保证了加工后的尺寸精度及粗燥度要求，满足了零件质量要求和装配需求，圆满地解决了国产化自制件代替进口件的研发任务，节约了生产成本，缩短了生产周期，为研发类似的产品提供了详细的参考。
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