减小高精度磨床整体磨具套筒加工误差的方法及对策

支锋，陈焕新，干雨，罗光耀，伏争

（陕西秦川机械发展股份有限公司，陕西 宝鸡 721009）

0 引 言

磨具是高精度磨床的核心部件，其精度直接影响零件的磨削质量。磨具套筒又是高精度磨具的重要零件，其轴承安装孔的圆柱度、内孔粗糙度、前后端轴承安装孔的同轴度、套筒安装外圆对前后端轴承安装孔公共轴线的同轴度、外圆肩面对前后端孔公共轴线的垂直度、前后端轴承安装孔孔底的垂直度直接影响磨具的精度。本文主要围绕套筒大幅降低加工误差方法、提高加工精度的方案、加工中出现的一些现象以及产生的原因和解决措施进行阐述。

1 零件分析

1.1 零件简图（如图1）

1.2 零件尺寸精度、形状精度及位置精度的基本要求

图1 整体模具套筒简图

1）右端φ110 孔（基准A）与轴承配合，配合公差≤0.004，圆柱度0.002，表面粗糙度为Ra0.4；

2）左端φ110 孔（基准B）与轴承配合，配合公差≤0.004，圆柱度0.002，表面粗糙度Ra0.4；

3）右端φ110 孔孔底与基准A、基准B 公共轴线垂直度0.004；

4）左端φ110 孔（基准B）与右端φ110 孔（基准A）同轴度φ0.005；

5）φ150 外圆右肩面与基准A、基准B 公共轴线垂直度0.005；

6）φ150 外圆（两端100 mm 范围内）与磨具安装架内孔配合间隙，配合公差≤0.01，圆柱度0.002，表面粗糙度为Ra0.4；

7）2-φ150 外圆（两端100 mm 范围内）同轴度φ0.002，两端面垂直度0.005；

8）右端面与基准A 垂直度0.005；

9）左端面与基准B 垂直度0.005。

上述各项精度直接影响磨具静态几何精度、运动精度、温升、噪声及寿命等，同时影响磨具主轴静态刚度。

序号7）精度作为精内磨时的加工基准，直接影响内孔加工精度。

1.3 工艺过程简述

粗车→时效→精车→划线→铣→钻→粗外磨→粗内磨→精外磨→精内磨→抛光。磨具套筒精加工（即精内磨、精外磨）在恒温车间进行。

精磨基准外圆时，采用上芯轴两顶方式磨削，此种方式首先要控制好两顶尖的同轴度、两中心孔的同轴度及中心孔和顶尖角度的一致性。上述三项精度可以人为干预，反复提高以满足高精度外磨的要求。

精内磨采用双V 型形式，掉头磨削两端φ110 轴承安装孔，以长外圆为基准加工短的内孔，以缩小加工误差，提高零件的加工精度。

1．4 零件加工过程中经常出现的一些问题

1）轴承安装孔圆柱度达不到要求；2）轴承安装孔孔底垂直度达不到要求；3）两端轴承安装孔同轴达不到要求；4）表面粗糙度达不到要求。

1．5 产生的原因和解决措施

1）对于零件的精密加工，首先必须对机床和被加工零件进行热平衡，一般的要求是机床空运转2 h，零件在恒温环境等温2 h，待机床和零件均达到热平衡后，再进行加工，以降低加工误差和提高加工精度。

2）左端φ110 孔（基准B）对右端φ110 孔（基准A）同轴不好。

产生原因：①V 型夹具误差。夹具安装误差；光垫块不等高；光垫块表面拉毛。②工艺基准误差；V 型夹具定位外圆圆度不好；同轴度不好；定位外圆等大不好。

解决措施：①调整V 型夹具上两个V 型的中心与台面运动方向平行；研修光垫块等高；研修光垫块表面粗糙度满足高精度内磨的要求。②精化2-φ150 外圆圆柱度及同轴度以及2-φ150 定位外圆等大，以满足达到2-φ110孔同轴的高精度要求。

3）右端φ110 孔孔底与基准A、基准B 公共轴线垂直度不好。

产生原因：①轴向限位圆环面跳动不好，产生零件轴向窜动；②轴向限位用钢球磨损，产生轴向振动；③砂轮端面修整不好。

解决措施：①研修轴向限位圆环面，使环面跳动达到满足孔底垂直度的要求；②更换有缺陷的轴线限位钢球；③对砂轮端面进行特殊修整。

4）内孔表面有花纹。

产生原因：砂轮不锋利。

解决措施：按正确的修整方法修整砂轮。

5）内孔粗糙度不好。

产生原因：①砂轮不锋利、砂轮与被磨材料不匹配；②冷却液过滤精度不达标；③过滤网已损坏或冷却液更换周期太长。

解决措施：①选用与被磨材料相匹配的砂轮进行磨削，在提高光洁度阶段可使用光磨砂轮进行；②更换为更高过滤精度的滤网；③更换滤网或定期更换冷却液，使冷却液保持相对的洁净度。

6）内孔产生锥面。

产生原因：砂轮轴线与工件轴向进给运动不平行。解决措施：调整砂轮轴线与工件轴向进给运动的平行度达到要求。

7）内孔产生双曲面。

产生原因：砂轮轴线与工件轴向进给运动不平行，且砂轮中心与工件中心不等高。

解决措施：调整砂轮轴线与工件轴向进给运动的平行度，调整砂轮中心与工件中心等高达到要求。

8）一端内孔圆柱度达到要求精度，再磨削另一端内孔时，圆柱度不好。

产生原因：由于磨削时砂轮纵向进给，内孔外端永远比里端多磨，故会产生外端大、里端小的情况。

解决措施：产生此种现象时，不允许对零件再进行调整，正确的做法是本工序再分粗、精磨，并对内磨砂轮进行特殊的修形进行磨削，以满足内孔圆柱度的要求。

2 结 语

零件的精度直接影响产品的精度、稳定性、寿命等，但是零件的误差又是客观存在的，故我们只能在零件加工过程中设法大幅减小误差。本文阐述了工艺装备的精度、工艺基准的精度对零件加工精度的重要影响，以及如何控制机床、夹具、操作方法等工序重要点，大幅降低误差复映；同时还要关注环境及冷却液对精密加工的影响。这些都是大幅减小零件加工误差和提高加工精度的技术方案。