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教你如何使用自有磨床对矩形外花键小径磨削
发布时间:2020-05-03  查看次数:

  本文介绍了利用工具磨床对小批量的矩形花键小径的磨削方法,通过合理的夹具设计,在不增加专用设备的情况下,利用自有工具磨床,圆满完成了外花键小径的磨削加工,保证了零件的设计公差。

  在机械传动中, 花键轴应用广泛,其中的矩形花键轴由于是多齿工作,所以承载能力高,对中性、导向性都不错。花键的加工方法主要有滚切、铣削和磨削等切削加工方法,也可以采用冷打、冷轧等塑性变形的加工方法。对于淬硬且以小径定心的花键轴来说,众所周知,要保证花键的精度,在花键磨床上磨削花键两侧和小径是最佳选择。

  1.问题的引出

  我公司有一矩形花键轴(见图1),图样要求外花键的小径φ 90mm为装配基准,花键齿宽与小径对称度0.03mm,且要求淬火硬度45~50HRC。由于该花键轴的年需求量不超过300件,我公司又没有花键磨床,该花键轴自2004年投产后从原材料到零件成形一直委外加工,但在2016年5月份,市场上反映该花键轴在使用过程中磨损严重,寿命降低,经调查发现协作厂家私自调整了该花键轴的材质,导致花键轴硬度低于图样要求。可见:产品批量小的情况下,规模较大的协作厂家对代加工产品的质量和工期重视程度不够,要想保证产品的质量在可控范围内,只有自主制造。

  图1 花键轴

  2.花键轴加工方案的确定

  花键磨床是精加工我公司花键轴的最佳设备,不仅能保证质量,效率也高,但苦于产品非批量生产,若购买一台花键磨床,设备的利用率会很低,无形中增加了产品的生产成本。带着不用增加设备、又能完成花键轴自主加工的目的,翻阅了许多资料,受单刀铣削矩形齿花键轴的启发:①花键的两侧可以用直齿三面刃铣刀或立铣刀来完成。②花键的小径可通过修磨凹圆弧成形砂轮的方法进行磨削。

  确定零件加工工艺为车外形→铣床粗铣花键两侧及小径→淬火→磨削定心孔φ 40mm及总长两端面→心轴装夹,加工中心精铣键两侧及台肩→心轴装夹,用凹圆弧成形砂轮磨削花键小径。

  从加工工艺来看,除了花键小径的磨削没有现成的设备,其他工序均能自主完成。

  3.磨削工装介绍

  怎样完成凹圆弧成形砂轮对花键小径的磨削呢?带着这个问题,对车间现有设备进行了解后,最终选择了公司专门用来磨削刀具的MQ6025A工具磨床,利用工具磨床现有的动作可以实现砂轮的旋转和轴向走刀问题,而花键轴的圆周分度则可以通过工装来配合完成。

  花键轴在工具磨上的加工如图2所示。

  图2 工装

  1—定位轴 2—调节螺栓 3—锁紧螺母 4—花键轴 5—白刚玉砂轮 6—金刚石笔7—开槽平端紧定螺钉 8—心轴 9—内六角平端紧定螺钉 10—内六角圆柱头螺钉11—定位座 12—弹簧 13—工具磨主轴 14—T形槽螺栓组件15—座板 16—工具磨工作台

  花键轴小径磨削过程主要分为下述三步。

  (1)花键轴装夹 花键轴用心轴装夹,装在工具磨床的两顶尖之间。

  (2)砂轮修整 工具磨主轴上装一个φ 100mm×φ 32mm×12mm、46#粒度的白刚玉砂轮,装夹工件的心轴上装一根金刚石笔,根据花键小径尺寸,用高度尺确定金刚石笔的高度,转动装工件心轴,用金刚石笔在砂轮上修磨出与花键小径尺寸相同的凹圆弧。

  (3)花键轴分度 工具磨床工作台上固定一个“之”字形座板,座板上安装有由定位座、弹簧和定位轴组成的限位装置,下拉调节螺栓,利用花键轴自身的等分进行分度,分度结束后,将调节螺栓还原,定位轴的上端则可对花键轴进行圆周上的限位,利用工具磨床的轴向走刀完成一处花键小径的磨削,重复上述操作可完成整个花键小径的磨削。

  4.结语

  由于该工装利用了工作台T形槽定位,用T形槽螺栓拉紧,工装拆卸方便, 精度还原能力强,平时在没有花键轴加工时,拆除工装,工具磨床便可恢复原状,不影响刀具的刃磨。目前,该工装已使用了两年的时间,加工过五、六百件花键轴,不仅很好地完成了花键轴由协作加工向自主加工的转变,还使零件的质量变得更稳定。

  本文发表于《金属加工(冷加工)》2019年第11期45-46页,作者:宜昌市燕狮科技开发有限责任公司田永伟、陈娟、龚燕娟,原标题:《利用工具磨床完成矩形外花键小径的磨削》。

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