一种内孔磨削工具的研究

XIAOZHONGMING

  摘 要：汽轮机产品具有多形态、多规格的特点，但是在阀门、空心轴、套筒等部件中，都存在大直径、长深度的内孔，这些内孔加工要求精度都比较高，而且由于表面硬度比较大，采用常规车削的方式加工的时候存在难以加工、切削让刀、加工发颤等一些现象。文中所研究的是一种加工该类内孔的磨削工具，能够很好地解决这类加工制造问题。
   
      关键字：汽轮机；深孔加工；电磨头
  
      0 引 言
  
     在汽轮机产品阀门、空心轴、套筒等部件中，由于设计结构及强度要求，这些产品的内孔是属于细长结构定位内孔，有比较高的精度要求。如以哈汽轮机公司的某型式阀门而言，在阀门阀座尺寸上会有一段定位内孔，且为了提高结构耐磨性，该段阀门内孔表面进行渗氮处理，硬度很高，采用车削方式难以加工，一般需要采用磨削的方式进行加工。本文所研究的即是一种自主设计的新型磨削工具，通过与普通车床相结合，采用车床刀架拖板作为磨削工具的进给轴，进而进行该型式内孔的磨削。
  
    1 、内孔磨削工具的基本工艺过程安排
  
     结合产品的加工要求，由于磨削精度比较高，因此加工时间、成本都会比较高，采用本磨削工具时，用于对产品的精加工，用于对产品最终状态下的尺寸的控制，加工余量基本应该为0.2 mm左右。采用本方法的时候，基本工艺过程安排如下：1）第一步为测量加工余量，得出需要采用磨削工具加工时的磨削量；2）将本工具安装在车床上，检查各个接口位置的安装合理性及安装稳定性，检查无误后将待加工产品件装夹在车床上找正各端面及外圆，使得产品满足加工的基准要求；3） 将本磨削工具与车床进行连接后，进行砂轮的安装、对刀及磨削转速、产品转速、进给速度等参数的选择；4） 采用边测量边加工的方式，对刀后对产品进行磨削加工，并注意控制参数的稳定性，应控制砂轮的磨削量，以防止砂轮的磨损过大，导致磨削出现质量问题；5）记录最终合格的结果，并清理毛刺及表面杂质。
  
     2 、内孔磨削工具的设计简述
  
    由上述工艺总方案可以看出，该磨削工具适用于剩余加工余量不大的磨削精加工，与车床配合使用，将产品安装在卧车上后，将本磨削工具安装在车床刀架或者刀塔上，通过进给丝杠及调整丝杠控制刀架的位置，进而控制磨削砂轮的位置，从而进行磨削。
  
     依据上述设计思路简述，本设计方案图样结构简图如图1。

     
  
  
     依据图1所述，磨削工具的各部分功能如下：1）车床联接板用于与车床刀架或者刀塔的联接，内部设有联接定位机构用以保证砂轮的各项位置，通过其定位联接后可以将刀架的横向及进给运动转化到该工具上，进而实现砂轮的位置移动及进给，实现调整及切削；2）垂直换向板及电主轴联接盘是用于联接磨削工具驱动装置的机构及部件，通过机构保证驱动装置的方向与待加工内孔的方向一致，即砂轮的轴线方向是沿着待加工内孔的轴线方向，设计时依据机构及重量确定垂直换向板的重量及安装法兰螺栓的直径，设计时需要计算刚性及强度；3）非标电主轴为本装置的驱动部件，功能上设计时为了实现砂轮的高速旋转，进而实现磨削加工，在结构上该非标电主轴采用小直径设计，使得加工时的内孔直径范围可以很大；电主轴采用变频调速结构，使得可以实现不同转速的调节，满足加工参数需求；电主轴前面采用标准的国标砂轮安装接口，满足大的通用性；4）砂轮采用国标设计，可以采用不同材质或者直径参数，且易于采购。
  
    3 、结 语
  
    通过以上方案可以得出，该磨削工具采用与车床联接的方式，可以实现在车削完成后不用二次装夹直接进行加工的有点，减少了工作量也提高了精度；通过采用非标电主轴的结构可以实现大范围的速度调节，且配备的变频调节器使得调整高效方便，可以满足加工要求；通过采用这样的附件工具，满足内孔高精度的加工要求，经济、高效地实现完成产品的磨削加工。