罐體脹形模芯軸推桿加工技術(shù)研究

徐成武， 馬寶順

（盤起工業(yè)（大連）有限公司， 遼寧 大連 116600）

0 引 言

罐體脹形模主要用于生產(chǎn)盛放奶粉、蛋白粉等食品的鐵質(zhì)罐體，如圖1所示，通過型芯徑向膨脹運(yùn)動(dòng)使產(chǎn)品成形，由芯軸推桿的軸向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)型芯的徑向運(yùn)動(dòng)。芯軸推桿的結(jié)構(gòu)和加工精度關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量，其直接影響型芯成形產(chǎn)品的內(nèi)腔形狀及精度，同時(shí)也會(huì)影響芯軸的使用壽命，因此芯軸推桿的加工方法、加工精度及工裝夾具的制造對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

圖1 脹形模成形的罐體

芯軸推桿一般使用車銑復(fù)合機(jī)床加工，由于推桿是錐面，刀具加工產(chǎn)生的刀紋不與軸線同向，加工過程中流暢性不好，且加工錐面的中心線對(duì)稱度滿足不了使用要求，刀具磨損需要頻繁更換，容易產(chǎn)生誤差。

1 工藝分析

1.1 芯軸推桿分析

芯軸推桿結(jié)構(gòu)如圖2所示，材料為Cr12MoV，熱處理硬度為58～62 HRC，錐角為18×9.97°，對(duì)稱度要求0.01 mm以內(nèi)，大端尺寸為，大端直段長(zhǎng)度是（1.5±0.02）mm，表面粗糙度要求Ra0.8 μm。芯軸推桿的軸向運(yùn)動(dòng)使型芯產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)，型芯的內(nèi)錐面與芯軸推桿的外錐面滑動(dòng)產(chǎn)生推力使型芯沿徑向移動(dòng)，推桿沿軸向移動(dòng)，推桿錐面的紋路和表面粗糙度影響型芯的運(yùn)動(dòng)靈敏度和磨損壽命。推桿的錐面對(duì)稱度影響脹形罐體的圓度和封閉效果。

圖2 芯軸推桿

1.2 芯軸推桿加工難點(diǎn)分析

芯軸推桿的錐度面角度要求18×（9.97°±0.03°1.8′）等分，對(duì)稱度要求0.01 mm以內(nèi)，在機(jī)械加工中一般采用加工中心或磨床加工。加工中心加工時(shí)由于錐面刀具加工產(chǎn)生的刀紋不與軸線同向，芯軸推桿使用流暢性不好，而且錐面對(duì)中心線的對(duì)稱度滿足不了要求，刀具磨損需要頻繁更換容易產(chǎn)生誤差，加工效率降低，芯軸推桿質(zhì)量下降。磨床加工定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一，需要以外圓錐體為基準(zhǔn)加工錐面，加工時(shí)分度與對(duì)稱度也不精確，達(dá)不到對(duì)稱度及18等分的要求。

1.3 解決方法

根據(jù)芯軸推桿的外形及精度要求，設(shè)計(jì)一種專用分度研磨器用于加工芯軸推桿的錐度面，保證其裝夾定位精度、輪廓精度和加工精度。以芯軸推桿的兩端孔為基準(zhǔn)在研磨器裝夾定位，與外圓磨床加工時(shí)的裝夾定位保持一致，通過分度盤進(jìn)行18等分的分度加工。此方法及研磨器裝夾簡(jiǎn)單方便快捷，提高了生產(chǎn)效率。

2 專用分度研磨器的設(shè)計(jì)

2.1 專用分度研磨器結(jié)構(gòu)

專用分度研磨器結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括底座定位組、可動(dòng)定位組與分度組三部分。可動(dòng)定位組安裝在底座定位組的右側(cè)，根據(jù)推桿長(zhǎng)度在裝夾時(shí)進(jìn)行位置調(diào)整，分度組安裝在底座定位組的左側(cè)，對(duì)推桿進(jìn)行分度。

圖3 專用分度研磨器結(jié)構(gòu)

專用分度研磨器是通過兩頂尖對(duì)芯軸推桿進(jìn)行軸向定位，芯軸推桿的左端面頂尖孔及錐體右端孔作為定位孔，粗、精加工都是以其為基準(zhǔn)，保證基準(zhǔn)統(tǒng)一。分度盤是根據(jù)推桿分度要求而特制，分度盤安裝在芯軸推桿的基準(zhǔn)部位上進(jìn)行分度加工錐面，能較好保證芯軸推桿的精度與公差要求。專用分度研磨器在平面磨床上使用，降低了制造成本，提高了加工質(zhì)量和效率。

2.1.1 底座定位組

底座定位組包括主板底座1、定位座2與左頂尖3。定位座2安裝在主板底座1的左端，通過螺釘及銷釘定位緊固，左頂尖3安裝在定位座2的頂尖固定孔內(nèi)。

2.1.2 可動(dòng)定位組

可動(dòng)定位組包括右頂尖5、頂尖滑塊6、調(diào)整塊7、滑塊板8、換位銷9、可動(dòng)定位座10和T形鍵11。滑塊板8安裝在頂尖滑塊6的下方，調(diào)整塊7安裝在可動(dòng)定位座10的右側(cè)，頂尖滑塊6安裝在可動(dòng)定位座10上方，T形鍵11安裝可動(dòng)定位座10的下方，換位銷9安裝在右端可動(dòng)定位座的移動(dòng)定位孔內(nèi)，起到移位后的定位作用.

2.1.3 分度組

分度組包括分度盤4、分度定位銷座12、銷釘13、分度銷14、分度銷內(nèi)彈簧15和分度銷帽16。分度銷內(nèi)彈簧15安裝在分度銷內(nèi)部，作用是在產(chǎn)品加工中分度時(shí)分度銷有彈性收縮，起到自動(dòng)鎖緊作用。分度銷安裝在分度定位銷座12上的銷定位孔內(nèi)，在孔內(nèi)作伸縮運(yùn)動(dòng)對(duì)分度盤進(jìn)行鎖緊定位。分度盤安裝在芯軸推桿的基準(zhǔn)定位部，起到連接芯軸推桿的作用，分度時(shí)帶動(dòng)芯軸推桿進(jìn)行分度。

3 推桿加工方法

3.1 錐面大端加工

錐面大端加工如圖4所示，加工18等分平面大端的尺寸100.6 mm，專用分度研磨器放到機(jī)床工作臺(tái)上，研磨器底座平行于機(jī)床工作臺(tái)的縱向軌道即X軸方向。將專用分度盤安裝到芯軸推桿的φ40 mm準(zhǔn)桿上找正鎖緊，再將芯軸推桿安裝到專用分度研磨器上，通過專用分度盤旋轉(zhuǎn)分度，對(duì)各平面進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，一般粗加工給半精加工留余量0.05～0.08 mm，半精加工給精加工留余量0.005～0.01 mm。粗磨用80粒度的CBN砂輪，半精磨用230粒度的CBN砂輪，精磨用800粒度的CBN砂輪。

圖4 加工錐面大端

3.2 錐面角度與大端直段加工

錐面角度9.97°及大端直段1.5 mm加工如圖5所示，將正弦磁臺(tái)按錐面角度9.97°調(diào)整后安裝到機(jī)床工作臺(tái)上，再將專用分度研磨器放到正弦磁臺(tái)上。正弦磁臺(tái)和專用分度研磨器都要平行于機(jī)床工作臺(tái)即X軸方向。加工前首先檢驗(yàn)磁臺(tái)角度是否正確，先任意選擇2個(gè)對(duì)稱面進(jìn)行粗磨再半精磨加工并留余量0.1 mm，同時(shí)計(jì)算直段1.5 mm的余量是0.1∕sin9.97°；然后進(jìn)行3次圓檢測(cè)錐面角度9.97°是否在公差內(nèi)及大端直段的余量是否正確。如錐面角度9.97°不在公差內(nèi)，重新調(diào)整正弦磁臺(tái)的角度調(diào)整塊高度。正弦磁臺(tái)的角度校正后再進(jìn)行其它錐面粗磨加工，最后進(jìn)行半精磨加工和精磨加工。加工錐度面的同時(shí)保證大端直段尺寸公差。砂輪選擇及留余量加工過程與上節(jié)相同。

圖5 大端直段與錐面角度加工

4 結(jié)束語

芯軸推桿的專用分度研磨器通過特制的分度盤實(shí)現(xiàn)芯軸推桿各角度的分度調(diào)整，保證了分度精度，由于分度盤是針對(duì)單一零件的專用分度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可快速變換角度位置的定位。通過實(shí)踐證明專用分度研磨器操作方便，機(jī)床加工時(shí)保證了零件的幾何公差精度，符合使用要求，為類似零件加工提供了參考。