磨頭座的加工工藝分析

周哲波 李曉琴 葉友東 趙啟剛 劉暢

摘要：陶瓷磚是現(xiàn)代建筑裝修工程中應(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫?zé)贫桑〞a(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(jié)構(gòu)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(jié)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(yīng)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。

關(guān)鍵詞：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(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一，眾所周知；磚坯由高溫?zé)贫?，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(chǔ)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(shù)人員的關(guān)注。

1.拋光磨頭主要結(jié)構(gòu)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(yīng)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(fù)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(gòu)的平面凸輪相連，且驅(qū)動其實現(xiàn)設(shè)計預(yù)期的磨塊周期拋磨擺動。

2.磨頭座的加工關(guān)鍵工藝方法

2.1磨頭座的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計選用關(guān)節(jié)軸承來承載，以滿足磨頭正常平穩(wěn)工作需要（見圖2）。

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(chǔ)承載件，是各部件定位與承接的核心部件，依據(jù)其結(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)輕便，且考慮其工作環(huán)境應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yán)重和磚坯破碎率加大。另外不同組的擺桿軸支承孑L應(yīng)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(yīng)有垂直度要求。

4）磨頭座與聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸套、關(guān)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(gòu)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(guān)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(yīng)優(yōu)先確保關(guān)鍵工序的工藝質(zhì)量才能滿足該件的各項技術(shù)要求和質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。

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(guān)鍵工序均安排在鏜床上來加工，其關(guān)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(zhǔn)統(tǒng)一及擺桿孑L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(zhǔn)。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(yīng)用一次加工完成。以磨頭座底面為基準(zhǔn)加工其上端面，再以磨頭座上端面為基準(zhǔn)加工其底面，確?；榛鶞?zhǔn)的原則。

2）為防止粗加工應(yīng)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(yīng)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(yīng)用鏜模上同軸導(dǎo)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(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)，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，確保基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，利用數(shù)控重復(fù)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(jié)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(guān)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(zhǔn)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(dǎo)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。