无心磨床支架的优化改进

摘要：用无心磨床加工长轴类零件具有光洁度好、直线度高等优点，可以有效保证产品质量。基于此，在原有无心磨床的基础上，通过优化改进支架，将固定支架变为可调节支架，可扩大无心磨床的磨削直径范围，进一步提高企业加工能力。

关键词：无心磨床;可调节支架;磨削范围;优化改进

0 引言

在无心磨床上加工丝杠、光杠等长轴类零件，具有加工粗糙度低、精度高、生产效率高等优点。在实际生产中常采用固定支架的无心磨床，这种磨床可磨削的直径是固定的，只能磨削特定直径尺寸的长轴零件，在产品种类众多的情况下，要求企业有更多规格和型号的机床才能满足生产需求，无形之中增加了企业生产成本。基于此，本文通过改造无心磨床，将固定支架改进为可调节支架，可扩大无心磨床的磨削直径范圍，在保证零件加工精度的前提下，满足多样化产品加工需求，提高企业的生产效率和生产能力。

1 无心磨床介绍

1.1    无心磨床加工原理

无心磨是磨削加工的一种特殊形式，磨削过程中工件不定回转中心，可磨削圆柱面、圆锥面。无心磨床由磨削砂轮、砂轮架、床身、托架、导轮、纵向进给机构、支架等部分组成。常见的磨削方式有：切线进给磨削、切入进给磨削、断面进给磨削和通过进给磨削。磨削砂轮高速旋转对工件起磨削作用，导轮以较慢速度旋转，从而带动工件做旋转运动，贯穿磨削时通过调整导轮轴线的倾斜角来实现轴向进给，切入磨削时通过导轮架的移动来实现径向运动，支架起支撑纵向进给机构和工件的作用。

1.2    无心磨床特点

无心磨床的特点主要包括：（1）导轮和支架支撑刚性好，易于实现高速磨削，有利于丝杠、光杠等细长轴类的精加工;（2）可实现连续加工，无需退刀，生产效率高;（3）工件靠外圆在无心磨定位机构上定位，磨削量是工件直径上的余量，故砂轮的磨损、进给机构的补偿、切入机构的重复定位精度误差对零件尺寸精度的影响较小;（4）工件不需要打中心孔，可实现自动化上、下料。

2 优化前的无心磨床支架

原有无心磨床由固定支架、纵向机构、砂轮、砂轮架、导轮、托板、床身等部分组成，固定支架支撑着纵向进给机构和工件部分。优化前的无心磨床支架装配图如图1所示。对于生产中使用固定工件支架的无心磨床，其磨削直径固定，磨削范围小，只能磨削特定尺寸的长轴类零件。

在日常生产中，由于产品种类多，通常存在长轴类工件批量小、尺寸不统一的情况，如若再引进设备，必然会增加生产成本，同时部分设备闲置将造成资源浪费，而现有的固定支架无心磨床磨削尺寸一定，无法满足磨削需求。因此，可以在现有固定工件支架的基础上，对无心磨工件支架进行优化改造。

3 优化后的无心磨床支架

优化需要考虑的因素有：可调节支架的结构形式、各支架的承重、调节方式。在优化过程中，首先测量固定支架的高度以及砂轮的中心高度，根据所需要的调节范围，确定可调节支架螺杆的调节行程、螺杆螺距以及螺母转动一圈螺杆进给的距离，确保螺杆移动行程能够满足调节需要。同时还要计算可调节支架的支撑重量，确保各支架上螺杆有足够的刚度。

通过优化设计，将无心磨工件支架变为可调节支架，由底座、手柄、调节螺母、纵向螺杆、法兰盘、支座体、横向丝杆及滑板等部分组成。底座安装在地基上;调节螺母与底座采用间隙配合，应严格控制其配合间隙;调节螺母与纵向螺杆配合，调节螺母上刻有刻度，根据螺母转过的角度，确定纵向螺杆移动的距离;纵向螺杆通过螺钉、销子与法兰盘固定结合;法兰盘用螺钉固定在支座体上，支撑着滑板;滑板与支座以燕尾形式配合，形成滑动导轨面;支撑板用销子定位并用螺钉固定在支座上，用于支撑横向丝杆;横向丝杆与滑板配合带动滑板移动。整个可调节支架支撑着上面纵向进给机构部分。优化后的无心磨床支架装配图如图2所示，优化后的无心磨床可调节支架如图3所示。

4 效果分析

4.1    优化后的无心磨床调节方法

优化后的无心磨床在磨削不同直径的长轴时，用手柄转动螺母驱使纵向螺杆上下移动，通过纵向螺杆带动上面支撑部分及进给机构部分上下移动，即可调节在支架上的工件与砂轮的相对中心高度，根据螺母转动的角度控制纵向螺杆的移动距离。同时可以通过转动横向丝杆移动滑板，微调工件与砂轮的水平距离，以满足加工要求。调节完成后，需对无心磨床进行整体精度检测，检测达到要求后即可进行磨削加工。

4.2    优化后的无心磨床应用效果

优化后的无心磨床，改变了原来只能磨削特定工件尺寸的现状，可以在可调节范围内根据生产加工调节出所需要的加工直径，调节过程简单易操作，具有可行性，调节后磨削加工的细长轴类零件经检测达到了工件的加工精度、粗糙度等各项要求。

5 结语

本文通过对无心磨床支架进行优化改进，扩大了无心磨床的加工范围，充分满足了加工产品种类多样化的需求，既保证了细长轴类零件的加工质量，又提高了机床的加工能力，有利于降低企业生产成本。

[参考文献]

[1] 王文章，杜君文，程国全.无心磨床磨削技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 闻邦椿.机械设计手册[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.

[3] 上海教育委员会.无心磨床技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

收稿日期：2020-06-06

作者简介：王兵琴（1985—），女，甘肃天水人，工程师，从事工艺设计工作。