磨頭座的加工工藝分析

周哲波，李曉琴，葉友東，趙啟剛，劉　暢

(安徽理工大學機械工程學院，安徽　淮南　232001)

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磨頭座的加工工藝分析

周哲波，李曉琴，葉友東，趙啟剛，劉暢

(安徽理工大學機械工程學院，安徽淮南232001)

陶瓷磚是現(xiàn)代建筑裝修工程中應用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫燒制而成，定會產(chǎn)生表面變形、不平整、隱性裂紋等缺陷，為提高其表面質(zhì)量及尺寸精度，對陶瓷磚進行拋光顯得尤為重要?；趯伖饽ヮ^的結構特點及功能特性的研究與分析，以拋光式磨頭的主要部件磨頭座為研究對象，結合其承載受力和工況的特征，給出了其選材的方法與原則，提出了加工工藝難點及相應的工藝措施，經(jīng)實測驗證，該工藝方案能較好保證磨頭座加工質(zhì)量及其使用要求。

拋光式磨頭；磨頭座；加工工藝；工藝難點

陶瓷磚是現(xiàn)代建筑裝修工程中應用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫燒制而成，定會產(chǎn)生表面變形、不平整、隱性裂紋等缺陷，為提高其表面質(zhì)量及尺寸精度，對陶瓷磚進行拋光顯得尤為重要。拋光工序中擺動式磨頭運動軌跡的不均勻會造成瓷磚表面平整度差，磨頭的振動也會加大瓷磚的破碎率。磨頭座是各部件定位與承接的核心基礎部件，具有連接主動擺桿、從動擺桿、模塊座等部件的功用，其加工質(zhì)量與加工精度好壞直接影響磨頭的使用性能和穩(wěn)定性，長期以來備受業(yè)內(nèi)技術人員的關注。

1　拋光磨頭主要結構及拋光原理

為實現(xiàn)對磚坯表面的高質(zhì)量加工，磨頭在拋磨時其參與光整加工的磨塊采用周期性擺動。目前國內(nèi)外應用最廣泛的拋光磨頭主要由磨頭主軸、磨頭座、模塊座、擺桿軸和油路接頭等部件組成，具有較好的瓷磚拋磨功用。如圖1所示其拋光原理是主軸通過鍵與聯(lián)軸器剛性聯(lián)接來驅(qū)動，聯(lián)軸器與磨頭座剛性連接驅(qū)動磨頭座一體旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)磨頭公轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸套與主軸空套，但通過鍵與主動齒輪固連，驅(qū)動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，從動齒輪與主動齒輪同軸，兩者同中間齒輪同時嚙合，且兩者的齒數(shù)差為2。為滿足等中心距的要求，兩者采用不同的變位方式，主動齒輪采用負變位，從動齒輪采用正變位。從動齒輪通過銷與實現(xiàn)周期擺動凸輪流機擺桿機構的平面凸輪相連，且驅(qū)動其實現(xiàn)設計預期的磨塊周期拋磨擺動。

1. 模塊座；2. 擺桿組件；3. 中間齒輪；4. 主動齒輪；5. 被動齒輪；6. 凸輪；7. 磨頭座圖1　拋光磨頭的結構圖

2　磨頭座的加工關鍵工藝方法

2.1磨頭座的結構特點

擺桿軸通過磨頭座上的同軸孔來實現(xiàn)固定安裝，即要求磨頭座上同軸前后支承孔具有較高的同軸度，磨頭座和擺桿軸之間裝有減摩軸套，其中軸座起固定和支撐作用，其優(yōu)點是可滿足任意調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸的角度和高度、結構緊湊要求。磨頭座通過螺紋與聯(lián)軸器和旋轉(zhuǎn)軸套連接成一體，三者以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為消除多磨塊同時拋磨多力不平衡對磨頭軸的影響，設計選用關節(jié)軸承來承載，以滿足磨頭正常平穩(wěn)工作需要(見圖2)。

圖2　拋光式磨頭的磨頭座結構圖

2.2磨頭座主要加工難點

如圖1所示，磨頭座為整機的基礎承載件，是各部件定位與承接的核心部件，依據(jù)其結構和功能特殊要求可知，其加工難點如下：

1)磨頭座毛坯為鑄件，內(nèi)腔復雜，其鑄造質(zhì)量要求較高。如何保證其鑄造質(zhì)量和精度，避免縮孔、縮松、氣孔、晶粒粗大、組織不致密等鑄造缺陷。為維修更換方便，其質(zhì)量應輕便，且考慮其工作環(huán)境應有一定的防腐性能，一般選用鑄鋁合金，為保證鑄件質(zhì)量應采用金屬模壓力鑄造成型。

2)磨頭座安裝擺桿軸前后支承孔應同軸，否則若其間隙過小時會造成擺桿軸無法裝配，若間隙過大時，擺桿軸跳動加劇，磨頭振動嚴重和磚坯破碎率加大。另外不同組的擺桿軸支承孔應均布等分于磨頭座周圍，若各組分布不均整個磨頭座在工作過程中會產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩，極易造成擺桿軸扭斷。

3)為避免擺桿軸轉(zhuǎn)動不順暢，模塊傾斜，使模塊能夠充分接觸到瓷磚，降低碎磚率，安裝磨頭軸與擺桿軸的兩孔應有垂直度要求。

4)磨頭座與聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸套、關節(jié)軸承、軸承座套等連接件的配合尺寸，以滿足整機運轉(zhuǎn)靈活、有效消除多載荷作用的影響、擺動范圍可調(diào)的功能要求，確保磨頭高效工作及各運動副構件磨損小、壽命長，實現(xiàn)瓷磚拋光效率高、降低碎磚。

2.3磨頭座加工關鍵工藝方法介紹

針對上述磨頭座各加工難點與重點，為保證磨頭座的加工精度，需要制定合理的加工順序，在保證零件精度和表面粗糙度的同時，應優(yōu)先確保關鍵工序的工藝質(zhì)量才能滿足該件的各項技術要求和質(zhì)量驗收標準。

通過工藝分析可知，該件屬多組孔系開放式箱體類零件。各孔尺寸精度及形狀精度要求高均為IT6，各孔系之間位置精度要求也很高，主要包括相對垂直度、同軸度，一般均要求達到IT6。其主要加工量為面與孔的加工，通常將其關鍵工序均安排在鏜床上來加工，其關鍵工序的工藝方法如下：

1)為了保證在鏜床上安裝工件基準統(tǒng)一及擺桿孔與主軸孔的垂直，如圖3所示在鏜床上采用已銑好的磨頭座底面為基準。同時利用夾具將磨頭座固定在鏜床的工作臺上，為保證同軸度和垂直度應用一次加工完成。以磨頭座底面為基準加工其上端面，再以磨頭座上端面為基準加工其底面，確保互為基準的原則。

1. 磨頭座;2. 壓板;3. 圓柱銷;4. 插銷;5.夾具體圖3　磨頭座軸承孔鏜夾具三維圖

2)為防止粗加工應力對磨頭座影響，將粗鏜、精鏜工序分開，并在粗精鏜加工工序中安排振動去應力處理工藝措施，以保證裝配精度。

3)為保證磨頭座擺桿孔與主軸孔的垂直、擺桿軸前后支承孔同軸性要求，在單件小批量生產(chǎn)條件下，用普通鏜床進行加工，為保證其孔系之間的配合精度要求，采用鏜模法來加工該件上的孔系。工件安裝采用磨頭主軸內(nèi)孔和磨頭座底面定位，夾緊磨頭座外圓大端面裝夾方法。等分精度和確保6組孔的等分位置要求，通過回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)對同一軸線各孔的加工。為保證同組孔的同軸度要求，應用鏜模上同軸導套的前后支撐來消除刀桿重力和切削力軸線偏斜的影響。為避免機床精度對孔系加工精度的影響，鏜桿與機床主軸連接采用浮動方式。在粗精加工前，先加工出用于定位基準的磨頭座底面如圖2所示，為減少多次疊加定位誤差的影響，利用已加工好的磨頭座底面為精基準，在鏜床上一次裝夾，加工出磨頭座上端面和磨頭主軸內(nèi)孔。多組擺桿孔的加工工序為：以加工好的磨頭座上端面及主軸孔為基準，通過鏜模來依次加工各組同軸軸承安裝孔，鏜后工作臺回轉(zhuǎn)180°， 保證已加工孔與鏜床主軸同軸，再加工另一端孔，利用插銷定位，再回轉(zhuǎn)60°一次加工分布在磨頭座外圓大端面上的六個等分孔。

4)在大批大量生產(chǎn)條件下，可選用數(shù)控鏜床或加工中心進行加工，工件安裝方式與普通鏜床安裝相同，確?；鶞式y(tǒng)一的原則，利用數(shù)控重復定位精度高及刀具自動補償?shù)奶攸c來保證各孔系的位置精度及尺寸精度要求。

3　結論

磨頭座是拋光磨頭定位與承接的核心部件，其選材及加工工藝的合理與否直接關系到拋光磨頭的使用性能和維修更換及質(zhì)量和效率。為防腐和更換維修方便建議選用鑄鋁合金，為保證鑄件高質(zhì)量要求建議采用金屬模壓力鑄造。磨頭座孔系均采用工序集中和統(tǒng)一基準的措施，在鏜床上利用專用工裝來進行安裝和加工。同組孔由夾具上的鑄桿導向支承套來防止刀桿的重力和切削力產(chǎn)生的軸線偏斜，確保其同軸度，尺寸精度用塞規(guī)來保證，各組孔的等分用掉頭鏜削法來進行保證。經(jīng)實測驗證，該工藝方案能較好保證磨頭座加工質(zhì)量及其使用要求。

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[2]葉友東，周哲波.一種新型拋光磨頭潤滑方式的選擇[J].煤礦機械，2007，38(6)：101-103.

[3]胡城立，朱敏.材料成型基礎[M].武漢：武漢理工大學出版社，2012：5-100.

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[5]張永全.箱體類零件的加工工藝分析[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2011(5):56-64.

(責任編輯：李麗)

Process Analysis of Grinding Head Seat

ZHOU Zhe-bo，LI Xiao-qin，YE Yo-dong，ZHAO Qi-gang，LIU Chang

(School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan,Anhui 232001，China)

Based on the research and analysis of a function and structure characteristic of a polish grinding head, the grinding head seat which is the important component of polish grinding head was studied as the main object. In view of the present situation of the tiles, the material selection was given，the manufacturing method of the blank and the processing difficulties as well as the corresponding technical measures were proposed. The measuring results show that this process can ensure the processing quality and the application requirements of frame.

polish grinding head; grinding head seat; processing technology; process difficulties

2015-12-01

國家自然科學基金資助項目(51405004)

周哲波(1965-)，男，安徽六安人，教授，碩士，研究方向：機械傳動和礦山機械。

TU65

A

1672-1098(2016)03-0001-03