双锥定位心轴的结构改进

田立智　于晓莺

１．项目背景（来源）及意义

增力卡爪机构是我厂重型卧式车床重要的功能部件,承担着重载装卡工件的作用。通过我厂多年实验，相关的加工技术水平已逐步成熟，现已形成批量生产。可是相对进口增力丝杠,我厂原来生产的增力丝杠齿面粗糙度较差仅能达到Ra1.6,容易出现齿面研伤现象,严重影响增力丝杠系统的使用寿命。

为解决齿面研伤问题对整个系统寿命的影响，我们开始寻找和研究解决齿面粗糙度无法提高的问题。通过多次实验，我们在原有的可调心轴的基础上设计了双锥定位心轴。对可调心轴工装进行的改进，不但提高了工装的使用性能而且方便了使用，提高了加工效率。基于工装的自定心功能，我们对增力丝杠部件的加工工艺进行了改进，从而有效的提高了工件齿面的粗糙度，经过实际生产测得，利用新工艺方法加工的增力丝杠齿面粗糙度可达到Ra0.8以上,从根本上解决了齿面研伤问题。

2.主要研究内容及技术指标

双锥定位心轴的作用是通过自定心的方式实现以孔为基准加工外部结构。 传统可调心轴的结构是将心轴中的两个外锥面方向设计为相反方向，通过旋紧螺母将两涨套的距离缩短，涨紧工件，从而达到自定心的目的，但是在使用中我们发现了两个不足之处：

（1）由于心轴锥度方向的相反结构，心轴的加工较为不便。在加工时，由于心轴上两处锥面是相反方向的，所以在加工时需要机床进行二次搬度调整，从而增加了工人的劳动强度且不利于两锥面角度的一致性。

（2）心轴的拆卸是一个难题。因为这种结构向两侧任何一个方向敲打，造成的结果都是涨紧，只有通过利用楔铁去敲打工件端面与涨套端面之间的空隙，一点点的砸出涨套，这样做不仅会造成工件和工装的磕碰划伤，而且费时、费力，卸掉这样一个心轴通常需要两个人合作，拆卸近半天的时间。如果在加工过程中需要返修工件，会需要多次安装和拆卸心轴，因为心轴难以拆卸的缺点，在很大程度上增加了工件加工的辅助时间，耽误了工件的工期。

由于上述两个原因给机加和装配带来了一定的麻烦。

我们从解决上述传统心轴缺点为出发点，对心轴结构进行改进，设计了双锥定位心轴，其主要结构分为三个部分：1.锥面心轴 2.涨套 3.调整垫及螺母。这种结构是在涨胎结构的基础上延伸出来的一种新颖、实用的心轴结构，具体结构见下图。

这种结构的心轴完全实现了以工件内孔定心加工丝杠齿部的要求，利用两个锥面定位不带可以提供较大的卡紧力，保证在车削丝杠时工件的定位牢固而且定位精度较高，能够满足工件的精度要求。另外，心轴采用中空结构，很大程度上减小了自身重量，可实现在SK7720数控蜗杆磨床上对丝杠齿面进行磨削的工艺方法。

3.国内外同类技术研究状况

增力丝杠结构在国外已经发展很多年，拥有成熟的技术和加工经验，但是由于国外的技术封锁，国内相关技术的发展很缓慢，对于增力丝杠的加工也没有可借鉴的经验，所以一直以来，我厂增力丝杠基本依赖进口。由于进口增力丝杠价格昂贵，一定程度上提高了机床制造成本，所以公司决定实验、加工增力丝杠结构。通过近几年的探索和研究，我厂在增力丝杠方面已经取得了很大进展，尤其是加工方面，双锥定位心轴的设计，有效的提高了增力丝杠的产品质量，突破了多年无法提高丝杠齿部粗糙度的瓶颈，缩小了我厂增力丝杠结构与进口丝杠的差距，使我厂产品在国内同行业中占据领先水平，提高了我厂产品的竞争力。

4.研制方法和技术路线

为解决增力丝杠加工的实际困难，我们制定了提高丝杠齿面质量的方法和工艺路线，具体如下：

（1）改变了原结构中心轴上两外锥面的方向，由原来的相反方向改为相同方向，方便了工装的拆卸。

（2）心轴外锥面方向的一致，使其锥面的磨削可一次性加工出来，方便了加工，提高了工件的工艺性。

（3）由于工装可以准确定心，我们改变了工艺方法，后加工丝杠部分，并增加“螺丝磨”工序，以提高齿面质量。

5.项目预期（经济、社会）效益

通过对双锥定位心轴结构的改进，在保证其使用性能的前提下，达到加工简单、拆卸方便的目的。通过对可调心轴结构的改进，使其的机加过程变的简单，一次性加工两处外锥面，加工效率提高了100%。另外，极大程度上的方便了工装的拆卸，相对原结构，改进后的结构只需一个人拆卸即可，而且拆卸时间较原来要缩短5倍左右，这大大的减少了人力、物力的浪费，达到了节能减排的目的。[科]