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1、双端面磨床无间隙直线修整器 优越性及其应用 上海上机工具有限公司? ( 200093) ? 张飞跃 一 ? ? 立轴双端面磨床的两片砂轮在磨削工件 时, 上砂轮端面在工件进入处呈复合角式开口, 使工 件能够顺利进入磨削区域。( 图1) 图 1 立轴双端面磨床的机械性能、 砂轮的材料以及 上砂轮的复合角式开口量处于一定值时, 工件被磨 削之后的质量优劣则取决于砂轮修整器修整出的砂 轮磨削区域之好坏, 即使砂轮磨削端面光滑、 平整, 带有少量盆形。 立轴双端面磨床的修整器形式大致有三种。 图 2 1? 摇臂式修整器, 简图 2。 这种修整器修出的砂轮端面, 从截面 K- K 剖 视分析, 带有少量
2、的不平整, 呈不规则曲线形状。 2? 一般直线( 贯穿式) 修整器, 图 3。 它的特点是装有修整头的传动轴作直线运动, 修出的砂轮端面从截面剖视分析, 呈平直状, 不带曲 线。它是传动轴在支承套内配间隙作往复运动, 是 现在一般采用的结构形式。 3? 无间隙直线修整器, 原理图 4。 图 3 此修整器是在一般直线修整器基础上进行了一 次较大改进, 它的特点是无间隙性运动, 使用寿命 长, 传动轴长时间始终处于刚性状态, 使修整后的砂 轮端面平整光滑。 图 4 二 立轴双端面磨床修整器, 从它的两种不同修整 形式( 图 2、 图 3) 及其修整之后的砂轮截面形状可以 ?20? 精密制造与自动化
3、! 作仔细的分析探讨。我们从图 2 中可以得知, 摇臂 式修整器是作圆弧运动修整砂轮的, 因此, 一般认为 在装配中只要把修整头作圆弧形往复运动的轨迹上 的各点调整到与工作台面平行即可。其实不然。从 图2 K- K#剖视中可以看出其被修整之后的端面呈 不规则曲线。那么, 为什么会产生不规则曲线? 这 是我们要研究的问题。当修整头作圆弧修整砂轮时 的瞬间, 此时的修整线是水平的, 当这个水平线作复 合角进入磨削区域时, 这条所谓水平线逐渐形成一 个复合角斜线, 而且这条斜直线越来越变形, 也就是 说, 当修整头走过每一个轨迹点的时候, 被修砂轮都 图 5 是高速旋转着。我们看图 5。主要在 Z-
4、 G 之间。 其 实H- L 之间的砂轮是修不到的, 如果修整头在 Z - G#、 H- L#之间作连续修整, 事实上是不可能的。 ( 这里的砂轮端面全部是指上砂轮下端面, 下砂轮上 端面不用讨论) 我们把图 2 上 A- B#之间的图形放 大。放在 XY 轴座标上分析。图 5, 在 Z、 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G#等无数点构成的曲线中, C#点在 X 轴座标 上的数值最大, 其它点沿 C#点两侧递减。由于砂 轮在第 象限处微微翘起, 尽管修整头走水平运动, 但修整出的砂轮端面却不是一个完整的平面, 而是 一个不规则曲面 A, 即中凸现象。( 见图 5 K- K#剖 视) 这个事
5、实经过剖面分析, 超出了一般的想象, 它 是由于砂轮的开口( 或称翘低头) 而产生的曲面影 响。由于修整头作圆弧摆动, 这个开口量的大小将 决定这个曲面的曲率之大小。这一点很容易被人们 忽略。一般地讲, 操作者总是下意识地把开口量调 整到恰到好处的位置, 既要保证工件能够穿过去, 又 要使砂轮的使用寿命长。因此, 这种修整器比较适 合于要求不是很高的一般性加工, 比如, 活塞环精度 在0. 004mm 以下的可以, 但是要磨削面积较大的实 芯板片困难就大了。 然而直线修整器基本上可以解决这一问题, 并 且可以使精度提高很多。直线修整器是在从中间向 砂轮的中心作往复运动的, 进料口和出料口仍然在
6、 原来位置, 即现在的修整器运动的上游和下游。当 修整头作直线修整砂轮时的瞬间, 此刻的修整线是 水平的, 当这个水平线作复合角进入磨削区域时逐 步形成一个复合角斜直线, 而且这条斜直线在磨削 过程中越向中心, 砂轮越低, 即砂轮端面呈少量的中 凹外凸的现象。 由于摇臂式修整后的砂轮存在不规则的现象。 当这种现象存在于磨削工件时, 砂轮的直径, 因为砂 轮的线速度自中心向外越高, 那么, 磨削时砂轮越外 缘损耗越大, 在这样不间断地磨削过程中, 反过来 讲, 在磨削范围内, 靠近中心时, 砂轮的积厚量增多, 也就是讲, 越外缘损耗越快, 越向外损耗越少, 它们 之间的差值量在不断递增, 导致了
7、工件的平行度( 等 厚度) 不准。因此, 比较而言, 直线修整器的运动轨 迹显示就解决了摇臂式修整器存在的问题。而且直 线修整器可以延长砂轮磨削端面的使用寿命。由于 合理地采用了直线修整器。使砂的磨削端面更加合 理化, 使磨削后的工件之精度可大大提高。如果调 整好砂轮的复合开口量以及修整器在水平方向运动 轨迹之平行精度, 那么这样的砂轮磨削出的工件的 精度可以达到0. 001mm左右, 这是可以有几种直线 修整器证明了的事实。 三 直线修整器较之于摇臂式修整器存在着不少优 点, 是比较理想的。但是一般直线修整 器存在着一 个致命弱点, 那就是它缺少必须的刚性。( 在我们设 计制造出一种无间隙直
8、线修整器之前) 似乎所有的 直线修整器都存在这种致命的弱点, 就是修整器在 修整砂轮的过程中仍然处于一种间隙状态。因为连 接修整头的两根光轴是在支承钢套( 或铜套) 中有间 隙地作复往运动的。当这个修整头距离支承套越 远, 那么, 轴套之间的间隙就会传递给修整头上并呈 很多倍地放大, 这样在修整砂轮时修整头就会产生 颤抖。前面, 我所讲的工件精度可以达到 0. 001mm 左右是指轴套的间隙还是很小的时候。随着修整器 的不断开启, 轴套的相对运动, 不断地磨损使轴套之 间的很小间隙随着时间的推移就不断地增大。修整 头在工作中不断地剧烈颤抖, 越离支承套远, 逐步处 于了一种飘曳, 修整头应有的
9、足够刚性在不断减弱, 这样, 修整出的砂轮表面毛糙, 高低不整。这样的砂 ( 下转第 8页) ?21? 2002 年第 4 期( 总第 152 期) 在我国推广 GT, 除了其具有广泛的基础外, 其 技术和理论难度均不大, 较容易被人接受和掌握。 从GT 本身讲, 推广和应用都不需要巨额资金的投 入和设备大量更新, 只要添置几台电脑及相关软件 平台即可。当然, 如果要进行生产结合重组, 那还是 需要一定的投入。不过, 这种投入在尽可能利用各 企业的原有设施、 设备及重组企业间作调配外, 可以 按缓急程度逐步建设完善, 这是国家目前的经济能 力能够作出合理安排的。另外, 这种投入是值得的, 因为
10、它是引进其它先进是制造技术的基础建设, 是 创造中国式先进制造技术所必须付出的代价。 另外, GT 不需要昂贵的维护保养和经常改装的 费用。日本有的自动化程度较高的企业, 就是被这 种高额费用拖跨的。 3? 除弊兴利的必然途径 中国制造业的很多致命弊病来源于企业的 大 而全#、 小而全#, 来源于生活结构的不合理。而要 对其进行改革, 唯一有效和彻底的途径就是运用 GT, 按 GT 原则进行改革1,2。 四、 结束语 目前国际制造业向全球化、 网络化、 虚拟化以及 绿色制造等方向发展, 我国已加入 WTO。在这样一 个充满机遇与挑战的时代, 中国的制造业要迎头赶 上世界先进水平, 就必须大力应
11、用 GT。要创建具有 中国特色、 功能效益至少要胜过国外当代各种先进 制造技术的 中国工程#也必需要 GT。 参考文献 1 ? 李沛钰. 振兴中国机械工业的必然途径% 成组( 相似) 工程的 运用. 工厂建设与设计,1996. 4 2 ? 蔡建国. 采用成组技术赢得竞争优势. 机电一体化,1996. 6 3 ? 廖兰等. 利用 GT 实现企业生产的现代化. 机械制造,1997. 3 4 ? 宋飚等. 成组技术与现代制造技术. 工厂建设与设计,1996. 6 5 ? 邹元超. 制造业自动化目标. 中国工程师, 1997. 6 ( 上接第 21 页) 轮能够长时间地磨削出高精度工件是不可想象的。
12、这是技术人员极想解决而难以解决的问题。 通过各方面努力, 在理论与实践之间反复研究, 我们设计出应用于立轴双端面磨床的一种无间隙直 线砂轮修整器, 这种修整器在修整砂轮时, 它始终处 于刚性状态, 无丝毫间隙可以使修整头正常工作并 在工作过程中无有颤抖现象的产生。此修整器的设 计原理及工作原理见图 4。本人采用 4 只直线轴承 图 6 ( 代号: COB- B43625。俗称密珠轴承, 见图 6) 隔在 轴与套之间, 使轴与套通过直线轴承配合过盈量 0. 01 0. 02, 并使输出光轴与直线轴承呈 2&1 的比 例推动, 当输出光轴在设定范围内作往复运动时始 终处于刚性状态, 钢球在轴与套之
13、间作过盈滚动, 丝 毫不受任何间隙的影响。设计时由于采用 4 档光轴 的无间隙配合, 其中 2 档平行运动光轴的两端相互 联接, 作往复运动修整砂轮时, 具有高强的抗扭矩 性。这样, 使砂轮的磨削端面被修整后, 平直性优 良, 砂轮端面光洁, 不会受修整头距离支承端面越 远, 间隙成倍放大而刚性越差, 导致修整头处于剧烈 抖动而使砂轮磨削端面平直性差等情况发生。 但是, 采用这样的直线轴承必须考虑到钢珠在 套内作相对滚动的范围能够保证修整头往复运动范 围的有效性。装配时必须调整好修整头的运动轨迹 相对于工作台基础面的平行性。这样, 砂轮在平整 完好的情况下, 能够长时期地保持被磨削工件的精 度, 并且不易走失。所以, 此直线修整器具有高精密 性, 使修整后的砂轮端面光滑平整。 实践证明, 用密珠轴承作直线修整器传动支架 是十分合理的, 其制造成本比摇臂式修整器的制造 费用低得多。从某种意义上说, 只有优秀的结构, 才 能保证产品的精度。 ?8? 精密制造与自动化!
