我厂在试制新产品YW 2 9印型孤齿锥齿轮锐方机中, 需要加工高精度分度盘, 分度盘简图如图1 所示。

　　　圆周分度槽的粗加工, 对于科o 毫米以上尺寸, 一般用滚齿机铣削。根据我厂现有设备情况, 在Y 54 A 型插齿机上, 单齿分度成形插削法加工。将插齿机的滚切传动链在滚切挂轮处断开, 加工时刀具不转动, 仅作上下往复运动, 工件也不转动, 利用成形刀作径向进给。当一个槽加工完毕后, 在滚切挂轮架处, 利用挂轮作为分度机构, 使工件转过一个槽, 继续进行插削。刀具是利用MS、功10 报废插齿刀改制而成, 将插齿刀的20 个齿一个隔一个的磨去, 剩下1 0 个齿, 顺次第1 到7 齿插直槽用, 第8 到功齿作成形用。工件用压板紧固在夹具上, 夹具安装在插齿机的工作台上, 夹具中间有定位轴安放样板, 用来对刀, 保证刀齿对称中心线通过工件中心线。

　　　用这种方法插削的分度槽, 相邻误差小于0. 02 毫米, 累积误差小于0. 03 毫米, 光洁度达△5 。槽数Z ＝38 的分度盘, 1. 5 工作班加工1 件。

　　　圆周分度槽的磨削是分度盘加工中的关键, 现将我厂高精度分度盘圆周分度槽的磨削介绍如下。

一、磨削方法

　　　分度盘圆周分度槽要求各个槽等分, 也就是在同一个圆周上相邻槽的槽距相等。在磨削时, 支杆在支点处顶住槽面, 砂轮磨削相邻的槽如图2 所示。可以认为支点到磨削面的距离L 不变, 所以顺序往后磨削的各槽槽距相等。但当磨到最后一个槽时, 这个槽与第1 槽的槽距T 有可能大于L , 也有可能小于L 。

　　　当T > L时, 应将L 增大一个尺寸, 即　然后从第1 槽开始磨, 就能将各槽的等分磨好; 当T < L 时, 应将L 减小一个尺寸, 即再从第1始磨, 就能将各槽的等分磨好; 当T < L 时, 应将L 减小一个尺寸, 即槽开始磨, 将分度盘的分度槽磨好, 这时应先从最小槽距的槽开始磨削。

　　　用这种原理磨削分度盘的分度槽, 相邻精度容易达到, 但累积精度不易提高。若支点与磨削面间隔一个或儿个槽进行磨削, 则相邻精度不易达到, 而累积精度可通过计算分析采用选择磨削法来达到。

　　　顶住前一槽, 磨削相邻的后一槽, 称这种方法为连续磨削法。由于分度槽的两侧面对通过分度盘中心的槽子中心线有对称性要求, 如果采用单面磨削法, 这项要求是难以达到的,因此我们首先磨一块精度更高的分度母盘, 作为定位基准, 然后用双面磨削法将两侧面同时磨出。这样磨法, 虽然周节相邻和累积误差要大一些, 但能达到规定的分度槽分度精度的要求, 我们认为这样磨法是可行的, 生产效率提高很多。

　　　母盘用单面磨削法将右面磨出, 作为基准面。磨削顺序如图3 所示, 支槽面6 磨槽面1,按箭头方向旋转, 直至右齿面全部磨完。调节支点与砂轮的位置, 使基准面等分都磨好。等分是否准确可靠, 在机床上可以依靠火花的大小和磨削声音来决定。当火花大小和磨削声音一致时, 就认为等分正确了。

　　　磨削进给有三种方法: 劝砂轮垂直上下移动; 2 ) 砂轮轴向前后移动; 3 ) 旋转调节螺钉, 移动支点。我们采用砂轮垂直上下移动作为磨削进给方法, 因为这种方法具有优点: 1 ) 槽面角度不变; 2 ) 微量进给容易控制, 砂轮往下移动0. 01 毫米, 槽面磨削量仅为17 微米; 3 ) 双面磨削时, 砂轮两斜侧面对称中心线通过分度盘中心线, 这样, 容易保证槽口宽度和槽面对称中心线通过分度盘中心线。

　　　利用捷克T OS B PH 20 型平面磨床改装成分度盘圆周分度槽专用磨床, 采用天津砂轮厂生产的G 弱OZ R A P2 5O x 2 0 x 7 5 砂轮。

二、夹具和测量装置

　　　工件6 利用滚珠套装在心轴5 上, 用三块压板压紧工件, 心轴顶在夹具的前顶尖座1 和后顶尖座2 的顶尖上, 如图4 所示。用手轮4 来调节顶尖, 调节适当后, 用手柄3 将后顶尖紧固。

　　　前顶尖座上装有一套测量装置7 , 供磨削时定位和侧量时测量槽的分度误差用。在底座上装有拉紧机构8 , 用来拉紧工件。

　　　测量装置结构简图如图5 所示。测量装置装在前顶尖座上, 能围绕前顶尖转动和径向移动。在扇形板上有顶尖座3, 上有二个顶尖, 顶住回转架4。回转架用支头螺钉9, 依靠弹簧7 的拉力顶在平台上。调节支头螺钉可使回转架绕顶尖中心线回转, 以调整回转架位置。转动手柄2 , 可将回转架抬起或放下。在回转架的前端有月牙形定位爪8 , 靠在工件槽的磨削面上。在回转架上还装有表夹5 , 供固定电感测头6 用。

三、操作步骤

　　　机床主轴开车二小时以后, 将砂轮修锐, 擦干净所有定位面, 工件装上心轴。顶尖顶心轴不宜过紧, 也不宜过松。

用百分表找正工件端面跳动, 用测量装置和中原量具厂生产的电感比较仪测出分度槽的相邻周节误差, 并绘出周节累积误差曲线。

　　　根据测量结果, 可以确定最小、最大槽距和最大周节累积误差的位置和大小。

　　　用透光法将槽的角度与砂轮对好, 放好定位爪, 用拉紧爪拉紧工件。砂轮从最小槽距处开始磨削, 这样一直磨到所有槽面的火花和声音都一致为止。

四、影响分度精度的因素

　　　在磨削高精度分度槽时, 影响分度精度的因素很多。

　　　1.振动分度槽专用磨床本身的振动应该小; 电机应动平衡; 在电机座下装隔振垫; 取消台面的液压移动机构, 改为手动移动台面; 在摇动台面返行程时应平稳, 避免冲击, 否则会使磨削火花有变化。外界振动也会引起机床振动, 而改变支点到砂轮切削面的距离。由于没有防振地基, 我们将机床放在大平板上, 平板底下垫硬橡皮, 可以吸收大部分外界振动。但是如果人在平板上跳一下, 在测头上就会有0. 0 03 毫米的振动。假如附近进行大件搬运工恨产生的冲击也会在测头上反映0. 0 0 2 ~ 0, 0 0 3 毫米的振动, 所以在精磨时不允许附近和平板上有任何大的振动。

　　　2. 温度温度的变化对分度精度的影响较大。温度变化的影响有以下几方面:

 　　　1 ) 机床主轴轴承发热和主轴静压轴承用的液压油温度升高, 使主轴伸长。其伸长变化情次, 经实测知, 当室温28 °左右, 在最初1 小时内主轴伸长较快, 达0. 04 毫米, 到1. 5 小时以后就稳定了, 所以现在规定机床空运转2 小时后才能磨削。这个因素对相邻误差影响不大, 主要影响累积误差。

　　　2 ) 室温变化影响主轴伸长。为了减少这个因素的影响, 由于条件所限, 在冬季采用加热方法进行局部升温。这个因素也会影响累积误差。

　　　3) 照明灯对工件局部照明会使工件某一部分温度升高, 因此不允许长时间用照明灯照工件的某一部分, 以免影响工件的相邻误差和累积误差。

　　　4 ) 机床空运转2 小时中, 砂轮旋转产生的气流吹着工件, 使工件局部温度降低, 会影响精度, 所以在空运转时, 应经常转动工件, 使各处温度均匀。

　　　3. 机床立柱变形当主轴和油池的温度稳定以后, 主轴的伸长变化趋于稳定, 但是在磨削中发现主轴与支点的位置还是在改变, 而且变化不小。这主要是由于将机床立柱加高了3 0 0 毫米, 刚性减弱, 由于温度的变化引起立柱热变形。经实测立柱受热后, 向后倾斜而使主轴向上抬起, 从而改变砂轮磨削面到支点的距离, 影响等分精度和槽的角度对称性。

　　　立柱变形是缓慢的, 所以只影响累积误差, 但影响的程度是比较大的。所以在选用分度槽专用磨床时, 应选择立柱刚性强的机床较为理想。我们为了克服这个因素的影响, 精磨时尽量缩短辅助时间, 在尽可能短时间内磨出来, 以减少立柱变形的影响。

　　　4 定位刚性定位刚性的强弱直接影响相邻误差及测量误差, 这也是一个重要的影响因素。定位刚性对回转架和顶尖的接触精度、弹簧拉力的大小和定位爪与工件接触长度等因素有关。顶尖与顶尖孔接触面好, 定位精度就高, 也稳定。顶尖顶住回转架的力量要适当。弹簧拉力过小, 定位支点容易走动; 弹簧拉力过大, 抬起回转架费力, 顶尖磨损也加快。

定位爪支点与槽面接触长度不能过小。

　　　定位刚性的强弱, 可以用电感测头反映出来。用手指轻轻推一下回转架, 电感表上反映动了2 ~ 3 微米, 手指放松, 表又回零位, 认为定位刚性是好的; 假如表不回零位, 就需要进行调整, 一直到能回零位为止。

　　　当使用新的测量装置时, 应该检查一下顶尖与顶尖孔的接触精度, 最好是配研一下, 定位爪与槽面接触长度也应该配研。

　　　5. 拉紧机构磨高精度分度槽时, 要采用柔性拉紧机构, 这种结构完全符合高精度分度槽磨削用。拉紧力大小要均匀, 拉力的大小可视磨削情况而作调整。拉紧爪放置的位置改变不会影响等分精度。

　　　操作时, 放置拉紧爪应轻, 不能有冲击, 以免影响精度, 如果进行正确的操作, 由于拉紧而引起的变化小于0. 6 微米。拉紧机构引起的变化将影响分度槽的相邻误差。

　　　6. 心轴径向跳动心轴径向跳动直接影响分度槽的累积误差, 所以心轴的径向跳动应小于2 微米。轴向跳动应小于3 微米, 心轴的刚性也要好。

　　　7. 工件安装精度工件安装精度影响工件的累积误差, 尤其对圆柱孔更要注意安装定位精度。

　　　在工件与心轴间采用密植滚珠轴承结构, 基本上可以消除工件的安装定位误差。

　　　8. 心轴中心孔质量心轴中心孔质量必须要好, 与顶尖的接触面要求大端硬些, 不允许有拉毛, 否则工件转动时松时紧, 会影响等分精度。顶尖顶住心轴的力量, 应调整适当, 尤其是在温度变化较大时, 更应注意心轴与顶尖间轴的松紧程度。中心孔内加20 号锭子油作为润滑油。

　　　9. 工作台导轨油膜在磨分度槽时, 如果中途停住不磨, 由于台面和夹具的重量会使油膜厚度减小, 台面下沉。再磨削时, 油膜厚度在逐渐增加, 这样将会影响等分精度。所以每次磨削开始时, 要先将台面来回移动数次, 使油膜厚度增加, 然后再磨削。在最后一次精磨时, 决不允许中途停下, 要连续磨完为止。

　　　10. 工作台导轨扭曲导轨扭曲过大, 磨削时砂轮来回磨削火花不同。

　　　1 1. 不清洁支头螺钉定位面、定位爪与槽面都必须干净, 否则有一点脏物就会影响相邻精度。

五、测量方法

　　　分度槽相邻周节误差和周节累积误差的测量方法很多。根据我们现有条件, 为了提高测量精度, 采用电感比较仪, 在机床上临机测量, 然后用我厂生产的G Y Q80 型光栅测齿仪进行复验, 基本上能达到测量要求。

　　　用电感比较仪测量时, 可以用两种方法测量: 连续测量法和分组测量法。连续测量法即从第1 槽对表到零位后连续进行测量, 最后表必须回零位, 最多不能差0. 3 微米。分组测量法即以第1 槽对表到零位, 测石个槽就回到第1 槽对表的零位, 如果零位漂移0. 2 微米以内, 可以继续测第6 槽, 再测量6 个槽重新对零位; 当表针的零位漂移0. 2 微米以上, 就要校正表针的零位, 然后将已测过的6 个槽中最后1 ~ 2 槽重新测量一遍, 以重测的读数为准。如果测量中对某一个槽的读数有疑间, 则可以将表对零位后, 专门将该槽测量一遍。从工件的测量结果知, 用连续测量法和分组测量法测得的相邻周节误差和周节累积差相差很少, 因此, 不论是用连续测量法还是用分组测量法, 都可以用来测量高精度分度槽的周节相邻误差和周节累积误差。但是它们各有优缺点。

　　　连续测量法测量效率高, 但是当电感比较仪有较大的零位漂移后, 测量精度就不准确了, 所以要求使用电压稳定。

　　　分组测量法可以避免电感比较仪零位漂移产生的测量误差, 测量精度比较可靠, 而且可以随时调整, 测量比较方便, 但是测量效率较低。

　　　根据以上比较, 我们选择分组测量法进行测量。这种测量方法又用G Y Q80 型光栅测齿仪测量一遍。其中相邻周节误差, 由于光栅测齿仪的测量精度役有电感比较仪高, 所以测量的数值都较大, 而周节累积误差用G Y Q80 型光栅测齿仪测得的数值比用电感比较仪测出的数值大2 、3 微米。

　　　测量误差不但与测量方法有关, 还与振动、温度变化、支点刚性、拉紧力大小、心轴径向跳动、清洁度、槽面光洁度、表夹刚性和电感比较仪精度及使用电压稳定性等因素有关。其中振动、温度变化、支点刚性、心轴径向跳动、清洁度对等分精度的影响前己述及, 其他几项因素对测量误差的影响如下:

　　　1. 表夹刚性安装电感比较仪测头的表夹刚性要好, 采用螺纹端面夹紧表夹, 刚性能增强。

　　　2.拉紧力大小变化放拉紧爪时用力过大, 表将变化0. 5 ~ 1 微米, 所以必须轻放。

　　　3. 槽面光洁度槽面光洁度不高, 或者有波纹, 也会影响测量精度, 所以表面光洁度要达到守8。

　　　4.电惑比较仪精度及使用电压稳定性电感比较仪精度必须高, 在测量前要先将比较仪校对, 在使用一阶段后, 或仪器存放较长时间后再使用时, 均要进行校正工作。电感比较仪容易受电路参数的变化而产生漂移现象。例如附近的大型机床起动时, 电感表上会有2 ~ 3 微米的漂移, 所以在测量时使用电压必须稳定, 而且要连续测量一周, 决不允许中途停顿再测量。

　　　测量前要擦干净所有被测槽面和定位面。测量时定位爪顶在一个槽面上, 表夹上电感测头则顶在前面相邻槽同一侧的槽面上, 然后用拉紧爪将槽面与定位爪靠紧, 压上测头, 调整电感比较仪的零位。等候拓~ 20 分钟, 调整好零位, 将分度盘转一周重新测量, 这样进行反复多次测量。当零位稳定后, 就可往下测量。每测5 个槽以第1 槽对一次零位, 将测得的数值记录下来, 可以得到相邻周节误差。利用计算法或图线法可求得周节累积误差。

六、减少周节累积误差的方法

　　　精密分度盘最难达到的精度是槽的周节累积误差, 尤其是在槽数多时更难达到。磨削分度盘槽数不多, 例如槽数Z ~ 3 8 时也已感到困难。在磨削过程中, 摸索了一些减少周节累积误差的方法, 下面叙述在分度母盘磨削过程中减少周节累积误差的方法。

　　　1.用正磨法磨削当周节累积误差曲线是一个大波峰时, 用正磨法(向前顺序磨槽)逐槽进给, 可将波峰切成几个小波峰。磨削的起始点一般应选择在波形最低点以后1 ~ 2 个槽。

　　　正磨法的缺点是会使波峰最高点移动, 而不使周节累积误差减少, 再用逐槽进给才能使大波峰变成小波峰。

　　　2.用反磨法磨削能使波形变得平坦, 而波峰最高点的位置不会移动, 周节累积误差能减少而不会增加, 所以是一种比较安全的磨法。但是使累积误差减少的程度不大, 所以只适合于最后精修磨用。

　　　所谓反磨法就是先求出槽距的平均值, 然后找一个槽距接近平均槽距的槽作为对刀的标准, 以波形最低点右面的槽作为第1 槽开始磨削。当火花很小后, 第二次从向前顺序为第2 槽的先磨, 再反转磨第1 槽。第三次从第3 槽先磨, 再磨第2 槽、第1 槽, 用同样方法逐槽往前磨削, 一直磨到第。槽, 当磨第。十1 槽没有火花时结束。

　　　3.精修磨时应根据累积误差曲线分析, 分段进行修磨。修磨时要保留小波形, 修磨大波形。

　　　磨削工件是利用分度母盘来进行的, 这样既能保证周节相邻和累积精度, 又能保证槽的对称性要求。为了减少分度母盘周节累积误差对工件周节累积误差的影响, 可采用超越分槽磨削法, 例如对槽数Z ~ 38 的分度盘, 超越槽数选择为13 。从磨削后测量所得的周节累积误差曲线, 与分度母盘的曲线作比较知, 分度母盘的周节累积误差没有迭加到工件的周节累积误差上去。此外还得出, 现有测量方法的重复测量精度比较好。

　　　我们在高精度分度盘圆周分度槽的磨削中, 已取得了一定的经验; 但还存在下列问题:

　　　1 ) 槽面光洁度有小波纹, 需要解决; 2 ) 分度母板的精度, 需要进一步提高。