倍捻錠子心軸制造工藝改進

鄒友民,唐元玉

(1.衡陽紡織機械有限公司，湖南 衡陽 421007；2.衡陽北方光電信息技術有限公司，湖南 衡陽 421001)

0 引言

衡陽紡織機械有限公司是一家專業(yè)從事特種軸承及各類錠子研發(fā)、制造的大型企業(yè)。2016年末，公司接到客戶訂單，要求訂制一種采用兩列高精度深溝球軸承作為支承的倍捻錠子。該錠子制造精度要求高，運轉平穩(wěn)，加油周期長，維護保養(yǎng)方便，使用壽命長。

1 問題描述

根據(jù)客戶要求設計并制作的樣品錠子進行上機試驗時,發(fā)現(xiàn)其導紗孔相對于心軸中心偏離較大，最大跳動量達0.3 mm，遠超客戶對心軸(如圖1所示)導紗孔與大外圓基準最大跳動量為0.08 mm的要求，嚴重影響成紗質量，要求改進。

圖1 G327B-02型倍捻錠子心軸示意

2 原因分析

2.1 心軸結構及材質

G327B-02型倍捻錠子心軸是細長件，結構比較復雜，其大外圓上磨兩溝道，中外圓上銑環(huán)型鍵槽，小外圓上鉆細長孔，這些都導致心軸剛性差，加工過程中極易彎曲變形[1]。心軸中外圓上的環(huán)型鍵槽結構復雜，厚度不均勻，熱處理淬火時，最容易因應力集中造成彎曲變形。

心軸采用GCr15軸承鋼[2]，熱處理淬火后硬度達61 HRC～65 HRC，且環(huán)型鍵槽處應力相對集中，校調時易從此處斷裂，所以校調難以進行。檢測發(fā)現(xiàn)，心軸小外圓相對于大外圓的跳動量已經(jīng)達到0.2 mm～0.3 mm[3]。

2.2 制作工藝流程

對于臺階心軸，公司常規(guī)的制造工藝流程為：毛坯加工→熱處理→粗磨大外圓→半精磨大外圓→以大外圓為基準采用履式夾具磨中外圓→以大外圓為基準采用履式夾具磨小外圓→靠磨端面→精磨大外圓→磨雙溝道→超精雙溝道→總檢入庫。從該工藝流程可以看出，倍捻錠子心軸加工均以大外圓為基準。這樣做雖然能很好地控制大、中、小三檔外圓的跳動，但熱處理淬火所產(chǎn)生的彎曲變形卻得不到修復，造成倍捻錠子心軸大外圓對導紗孔的跳動量超差。為此，筆者經(jīng)深入探討，對原工藝進行改進[4]。

3 工藝改進

為了確保倍捻錠子大、中、小三檔外圓與導紗孔的跳動量，筆者對原工藝進行優(yōu)化。其制造工藝流程修正為：毛坯加工(注：心軸毛坯兩端各留6 mm作為夾持段)→熱處理→外圓磨床一次夾持校正磨大、中、小三檔外圓→割斷夾持段→靠磨端面→磨雙溝道→超精雙溝道→總檢入庫。

公司外圓磨床自帶的卡盤都是普通的三爪卡盤，雖然能自動定心，但無法校調偏心的零件。為便于外圓磨床夾持校正心軸，筆者設計并制作兩個如圖2所示的四點調整套。該調整套的內孔D為其所需夾持的心軸外圓直徑，Δ為心軸最大彎曲變形量，該調整套上均勻分布4個便于調整心軸跳動的螺紋孔。

圖2 四點調整套

該四點調整套使用方法如圖3所示。使用時，首先在倍捻錠子心軸的兩端分別裝上合適的四點調整套2和7，并分別擰入4個M4內六角螺釘。然后將左邊四點調整套2裝入外圓磨床自帶的三爪卡盤內，再將右邊四點調整套7裝配到外圓磨床自帶的尾座彈性頂尖上。接著安裝磁性表架，用千分表測量倍捻錠子心軸淬火后發(fā)生變形最嚴重的中外圓位置。分別調整8個M4內六角螺釘，使千分表所測量的跳動量不大于0.05 mm。利用四點校正方法，以倍捻錠子心軸的中小外圓為基準，通過人為調整大外圓的偏心量來磨削外圓，從而達到校正大外圓對導紗孔的跳動量。調整完畢后，擰緊內六角螺釘，一次性將心軸的大、中、小三檔外圓全部磨出。由于是一次裝夾，所以磨削完畢后，三檔外圓的同軸度都在0.01 mm以內；且導紗孔對大外圓的跳動不大于0.06 mm，滿足客戶要求。

1—三爪卡盤；2—左邊四點調整套；3—調節(jié)螺絲；4—倍捻錠子心軸；5—指示計；6—調節(jié)螺絲；7—右邊四點調整套；8—彈性頂尖。圖3 利用“四點調整套”調整示意

在心軸加工過程中，需注意以下問題：① 熱處理淬火時，要求將心軸懸吊淬火，以減少心軸彎曲變

形；② 尾座采用彈性頂尖，當工件受切削熱而伸長時，頂尖能軸向伸縮，以減少工件的彎曲變形；③ 磨削外圓過程中，采用高速小進刀量的方法，以減少工件彎曲變形；④ 外圓加工完畢后，需用線切割或者硬質合金車刀將夾持段割斷，并靠磨端面。

4 工藝改進后的優(yōu)點

4.1 操作方便，加工效率高。只需一次裝夾即可將倍捻錠子心軸大、中、小三檔外圓一次性磨出。

4.2 加工精度高。因三檔外圓是一次裝夾成型的，基準統(tǒng)一，所以其同軸度高，心軸外圓對導紗孔的跳動量也能得到很好保證。

4.3 調整方便。只需一個千分表，調整8個M4內六角螺釘，即將心軸變形校正好，非常方便、快捷。

4.4 生產(chǎn)成本降低。無需重新購買四爪卡盤，只需利用現(xiàn)有的機床及配件，再制作簡單的四點調整套，就可滿足工藝要求。

5 結語

通過制造工藝的改進和新工裝的使用，確保了倍捻錠子大、中、小三檔外圓與導紗孔的跳動量，后續(xù)批量制造的倍捻錠子心軸均能滿足客戶要求。改進后的倍捻錠子心軸制造工藝具有操作方便、加工效率高、加工精度高、調整方便以及制造成本低等優(yōu)點，具有較好的應用前景。

[1] 成大先，王德夫，姬奎生，等.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2] 姚穆.紡織材料學[M].3版.北京：中國紡織出版社，2009.

[3] 中國機械工程學會設備維修專業(yè)學會.機修手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1977.

[4] 孟少農.機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.