镗床加工大型静压轴承轴瓦座内球面的工装设计

　　摘　要：静压轴承轴瓦座磨损严重，需加工处理，为此设计一套大型工装。该工装采用主轴带动镗套和镗杆及刀杆的结构来完成球面加工的切削运动，已取得了良好的使用效果。
　　关键词：瓦座；镗床；工装
　　1　前言
　　从国外进口的大型设备由于长时期的使用，静压轴承的轴瓦需重新更换。同时轴瓦座也磨损严重，需加工处理，但是主轴瓦有些地方的加工在我厂是很难办到的，其中大瓦座与球面瓦配合面的球形直径为Sφ1400（图1）。根据我厂的设备情况，必须设计一套大型的工装才能保质保量完成这项任务。
　　2　大瓦座内球面加工工装的设计
　　2.1 选用的设备
　　根据调研，决定在一台卧式镗床上加工。这台镗床的工作台面为1400mm×1400mm；工作台纵横向行程各为2000mm；主轴直径110mm；主轴Z大行程850mm；主轴转速范围10~674r/min；主轴走刀范围0.017~12mm/r；主轴中心至工作台面Z高距离2000mm。
　　虽然这台机床可以进行镗削和铣削等多功能加工，但是直接加工大瓦座内球面是不可能的。必须要配制上加工大瓦座内球面的工装才能进行内球面加工。
　　2.2 具体结构设计
　　大瓦座内球面加工工装由镗杆部分、刀杆部分和走刀部分等组成（图2）。镗杆部分采用了镗杆13和镗套4两体组合结构，镗杆与镗套利用对面键传递扭矩，并以键分布的外圆定心。镗套4的6号莫氏锥柄装楔在镗床主轴5的锥孔内，镗杆13由中间支座12和镗床的后尾座2支承。中间支座12配有定心较好的3182122轴承，镗床尾座前后侧都装有8216推力轴承，并用压盖1来控制镗杆的轴向窜动。镗杆13与刀杆11的连接处开有长380mm、宽40mm的通槽，通槽有较严格的形位公差要求。
　　刀杆部分由刀杆11、支架10及刀体、刀头组成。刀杆设计成较大的扇面，以便增大与镗杆通槽配合的接触面积。配合间隙在0.02~0.04mm之间，使杆既能在通槽内滑动又不会松动，起着夹持面的作用。刀杆与镗杆以销轴3连接，配合间隙为0.01mm。为提高刀杆的刚性，刀杆两侧设有紧固支杆10。
　　刀杆的走刀部分由推杆6、销轴9和滑块14组成。推杆的一端焊接在镗套上，另一端用销轴与滑块相连，而滑块则在刀杆的长孔内滑动，可以上下移动，以适应刀杆在走刀运动时的位置变化。
　　2.3 工作原理及使用方法
　　球面加工的关键问题是解决球心不动而刀杆绕球心转动的问题。在进刀中镗刀与中心要保持定值R来切削。
　　从工件加工图上可以看到，大瓦座的上平面就是球形面的中心线，所以使用工装时，首先要将工件放在工作台面上， 按预先画好的线找正夹紧，再安装镗套和镗杆等工装部件，保证镗套、镗杆套联接后能与中间支承孔和后尾座孔在一个中心线上，并与瓦座上平面重合。随后，将镗杆尾部与尾座压盖1用螺母拧紧，使镗杆只能转动不能轴向窜动。然后手调移动主轴，使刀杆上的通过刀尖的中心线处于垂直的位置，可以按照预先画好的找正线来找正。随后移动工作台，使工件的对称中心线与刀尖对齐，然后锁紧工作台。
　　加工时，主轴带动镗套实现了走刀运动和切削运动，这两种运动保证了球面加工的基本条件。主轴转速的选择要低，进给量选择在0.2~0.4mm之间，Z后精镗时可选更低的进给量，进刀是靠手动调整，以刀杆下部平面为基准。粗镗时，切削深度为2~3mm，精镗时，切削深度为0.01~0.03mm，可用百分表测量。
　　2.4 镗杆和刀杆的刚度校核
　　镗杆和刀杆的刚度校核如图3、图4所示。
　　由于刀杆的回转直径很大，这就需要有足够的刚度，因此必须对镗杆和刀杆进行刚度校核。经过受力分析及查阅有关材料力学、金属切削用量等有关资料，并进行大量的计算后得出结论，镗杆和刀杆的刚度是足够的。使用实践也表明镗杆和刀杆的刚度完全满足使用要求。
　　3　结束语
　　用该工装加工的大型轴瓦座经实际验证，球面完全满足静压轴承外球面的配合要求，达到了主轴瓦座的图样要求，不但保证了形状位置公差和尺寸精度要求，而且表面粗糙度降到Ra3.2，顺利地完成了进口设备配套主轴瓦的加工。