H235数控外圆磨床头架改进措施

　　摘　要：本文介绍了头架及回转项尖在H235大型数控外圆磨床中的应用，解决了在用固定顶尖磨削中心孔较大及较重零件中存在拉伤、拉毛，磨损孔及项尖问题，对提高产品质量具有实用意义。
　　关键词：数控外圆磨床；头架；项尖；中心孔
　　1　问题的提出
　　H235数控外圆磨床是用于加工轴类零件的外圆、端面的专用型设备，特别适用于铁路货车各种车轴的轮座、轴颈、防尘板座等以及汽车后桥总成的磨削。根据用户提供的工件图纸（如图1所示），我们可以看出该零件中心孔直径相当大，并且轴向深度很浅。在实际磨削当中，发现磨削1～2件后，顶尖表面拉毛拉伤，划痕相当严重，同时工件中心孔磨损。对于该实际问题的产生经过分析，我们发现用固定项尖项紧工件中心孔经头架拨盘带动工件旋转后，由于工件中心孔直径大所以顶尖和工件中心孔接触处扭矩变大，线速度也增加，工件在旋转过程中，顶尖与工件处于相对滑动状态，而且顶尖与工件中心孔的接触面积小，在单位面积上产生的压强超出了工件中心孔和顶尖所能承受的极限载荷。所以工件中心孔与顶尖在磨削过程中发生顶尖很快被磨损的现象。 　　2　解决方案
　　为了克服以上存在的实际问题，经过与用户沟通，用户提出以下两点意见。，不考虑在工件两端做闷头，那样拆装工件相对麻烦不能提高工作效率。第二，用户希望机床保留顶尖可以不随工件旋转的功能，便于以后加工其他零件使用。经过研究Z后决定首先对头架进行更改设计，实现头架主轴既能带动顶尖与工件一起旋转，又能让顶尖不随工件一起转动。其次在尾架处配备一套回转项尖。实现头架与尾架顶住工件一起作旋转来减少工件中心孔处的磨损。
　　3　设计改造及结构分析
　　3.1头架结构改进
　　在未改进前，我们采用的是一般外圆磨床上的头架结构（如图2所示），该结构电机通过高扭矩同步带带动偏心轴，再通过偏心轴另一端由高扭矩同步带带动拨盘旋转。主轴3、体壳6、顶尖为固定结构。在磨削工件时，头架拨盘2带动拨杆带动工件转动，由于项尖固定在主轴中不能随工件一起旋转，顶尖和工件中心孔相对滑动摩擦，造成工件中心孔及项尖磨损。 　　要克服工件中心孔及顶尖的磨损现象，就需要使得主轴带动项尖一起与工件转动，此时应考虑头架拨盘与主轴同步旋转，这样就可以相对减少项尖与工件中心孔的摩擦。改动后的头架结构如图3所示。该套头架结构在原结构的基础上做了些改动。 　　其通过将套筒与头架体壳固定，套筒与主轴间安装了轴承，这样保证了主轴在套筒中的旋转也使得主轴与体壳分离。这样头架前端的支撑精度及刚性高于后端。该结构巧妙之处在于主轴前后端开设键槽，结合图3所示对该结构实现的双重功能作简单描述：当我们需要头架主轴顶尖与拨盘一起旋转带动工件时将键5插入主轴前端。该机构后端另有一键7，可让主轴与后端压盖相连接，后端压盖又与固定在体壳上的套筒相连接。在实现其活头架功能时将键5插入，键7与主轴脱离。反之若要实现头架主轴不随拨盘旋转而固定不动时，将键7插入主轴，键5与主轴脱离，这样就能够实现主轴不与拨盘一起旋转的死顶尖功能。
　　通过上述头架结构改进前后的比较，可以看出，更改后的头架结构可实现死活两用的功能，达到在磨削零件时头架顶尖可随工件一起转动的目的，使得工件中心孔与顶尖无滑动，减少头架顶尖与工件中心孔处的磨损。
　　3.2尾架增设回转顶尖
　　为了克服尾架端的项尖与工件中心孔磨损的问题，在尾架处配备一套回转项尖（如图4所示）替代原来的固定死顶尖，满足工件与项尖一起旋转的功能。由于头架的结构的改动，工件由头架拨盘带动拨杆让工件与头架顶尖同步旋转，而尾架端利用了工件中心孔周边的摩擦力带动项尖主轴与工件一起旋转。回转顶尖的前支撑精度高于后支撑精度，该套回转顶尖机构中前端采用一对推力角接触轴承和一套滚针轴承作支撑，这样既保证该顶尖的回转精度，又保证了该顶尖的支撑刚性，减少了加载后的弹性变形量。解决了工件中心孔损伤的问题。 　　4　结语
　　后头架结构改进后，实现了活头架的功能。在尾架部件中添置一套回转项尖，使得工件在磨削过程中顶尖随工件一起转动，通过现场磨削试验及用户使用情况反映，证明该改动方案使得磨削时顶尖和汽车后桥能够一起转动，避免了工件两端中心孔的损伤，解决了因工件质量大，中心孔与项尖拉伤拉毛等磨损现象。用户无需在磨削前手工研磨中心孔，生产效率提高，并且能够保证工件的加工质量，为企业创造了良好的经济效益。