简析切入磨削中工件的定位系统

随着无心磨削技术的发展, 越来越多的带轴肩, 阶梯形及轴向为曲线形状的回转体工件, 由原来采用外圆磨削工艺转而采用无心切入磨削工艺, 这种加工方法不用中心孔定位, 又可用多片砂轮磨削, 生产效率比一般的外圆磨床要高, 为自动磨削提供了很大的方便性, 特别是在大批量生产中, 更显示它的优越性。 而且这种趋势还在不断的发展, 所以研究各种带轴肩、阶梯形及轴向为曲线形状的回转体工件的无心切入磨削工艺上的技术规律就很有必要, 而如何保持工件定位系统的稳定性是无心切入磨削工艺技术的关键之一。

由于磨削工件上有多个不同尺寸的轴径需要同时磨削, 各轴径就处在不同的定位面上, 这些定位面的尺寸关系, 就非常重要。 定位面是由托板形面———导轮形面———工件本身各轴径尺寸三者组成, 要使工件定位稳定, 必须使工件最外端的两个被磨轴径接触良好, 位置正确, 并且处在工件中间的被磨轴径不能影响这种定位, 否则工件在磨削时会引起晃动, 影响磨削精度。 做到这一点必须处理好以下相互关系:

1工件外径定位

控制工件两端被磨轴径支承托板面的高度位置差, 在两轴径的中间公差值。 而工件中部轴径支承的托板面可以比该轴径中间公差值略低以些 (如图1) 。

用同样的方法和尺寸关系控制导轮各直径之间的尺寸, 而导轮的尺寸关系一般是由导轮修整器的仿形板所决定的, 因此可用控制仿形板的尺寸关系, 以工件与导轮间的接触来保证两端直径的定位。

工件各段轴径尺寸最终是由砂轮磨削成形的, 当各段尺寸差有偏差时, 工件的定位就会有变动, 例如当工件中间轴径尺寸偏大时, 工件定位的稳定性就遭到了破坏, 工件在磨削过程中就会产生偏摆, 不但影响尺寸, 还会影响各段轴径的圆度。 因此保证砂轮各段轴径的正确性, 使之在各轴径的中间公差值上, 是切入磨削的工艺关键。 砂轮的形状是靠砂轮修整获得的, 如果这种修整是用仿形板修整的, 那么仿形板的各段尺寸控制方法与上述相同。 但必须注意中段轴径上仿形板与基本轴径上仿形板的高度差, 应使中段轴径的砂轮修的大一些, 磨出的工件中段轴径比平均直径小一些, 这样工件的定位就不会被干扰。 当然, 砂轮修整还有其它方法, 但原则是一样的。 即:以被磨轴径各段的平均直径为基数, 来设计仿形板各段轴径的高度差;以被磨轴径两端的轴径作主定位, 中段轴径作辅助定位, 保证主定位的正确可靠。

2工件的轴向定位

为了保证工件轴向位置的正确, 且在磨削过程中始终紧靠在轴向的定位面上, 导轮需要一个倾角, 一般这个倾角不大于0.5°。 切入磨削时, 工件轴向必须有轴向定位挡块, 轴向定位挡块多数是放在工件的后端, 也有的为了保证工件与基准断面的尺寸要求, 放在基准轴肩面上。 工件形状不同, 轴向定位方式也有差异, 下面介绍几种常用的轴向定位方法。

2.1 托板定位 (如图2)

利用托板断面作轴向定位, 这种定位结构简单, 调整方便, 但工件端面和托板断面间的摩擦力矩较大, 在无进给磨削时将起制动作用, 引起工件转动不均匀, 而影响磨削精度。 这种定位方式在供给黄石艾博科技发展有限公司的MK10100 机床上应用过, 机床已验收合格出厂。

2.2 推料杆定位 (如图3)

利用推料杆作轴向定位, 推料杆既作推料用, 又作定位用, 结构简单, 但推料杆悬臂较长, 刚性较差, 它只适用于结构简单的工件。 我厂在磨削气门杆时, 基本上都是采用这种定位方式。

2.3 固定挡块定位 (如图4)

设置固定挡块, 可安装在托板上, 托架上或者机床其它部位, 如上下料机构上。 这种定位方式定位面间的摩擦力矩较小, 挡块刚性好, 定位精度高, 结构较复杂, 定位挡块制造精度要求较高, 适用于结构复杂及精度要求较高的工件。

3托板和导轮的表面支承与工件形面的关系

当一种工件有超过三个以上不同被磨轴径和形面时, 两端的轴径应为主支承, 中间的为付支承, 支承的长度不必长, 要考虑托板的制造方便和导轮仿形板相邻两端轴径过渡区的爬坡角度不大于30°。当轴径形面为斜面时, 支承宽度应窄一些;当轴径形面为凸曲面时, 一般用平面支承在最大轴径处。 如果这种轴径的磨削面不宽, 可以不作支承, 以使托板和仿形板制造方便。