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鉸珩是發(fā)動機(jī)連桿大孔的精加工工序,能夠提高孔的圓度和表面質(zhì)量。鉸珩磨頭與機(jī)床主軸的聯(lián)接采用7∶24錐柄定位,圓螺母鎖緊刀柄法蘭的結(jié)構(gòu)。原有拆卸裝置使用圓螺母扳手和錘子敲擊的方式,存在易損壞機(jī)床主軸和操作安全隱患的問題。介紹了根據(jù)實(shí)際機(jī)床使用情況自主設(shè)計(jì)的一種鉸珩磨頭的拆卸工具。該工具適合在所有圓螺母鎖緊結(jié)構(gòu)的珩磨頭拆裝場合使用,具有極大的推廣價值。
1 序言
連桿大孔的光整加工采用的是鉸珩工藝,與珩磨技術(shù)中珩磨頭與主軸采用浮動聯(lián)接不同的是,鉸珩磨頭與機(jī)床主軸采用剛性聯(lián)接。鉸珩除了具有精度高、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn),還能一定程度上修正被加工孔的位置度,因此鉸珩主軸跳動等精度要求也比珩磨主軸要求更高。
2 背景介紹
連桿的AF90是對連桿大孔珩磨的工序(見圖1),加工精度φ (50.606±0.006)mm。連桿大孔在發(fā)動機(jī)裝配過程中與曲軸連桿頸配合,將活塞的爆炸做功通過連桿傳遞到曲軸。連桿與曲軸的配合精度直接影響發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程的平穩(wěn)性和噪聲強(qiáng)弱,因此連桿大孔采用珩磨工藝。珩磨是利用珩磨頭(見圖2)上圓周分布的砂條(油石)對內(nèi)孔表面進(jìn)行光整加工的一種工藝。其工作過程是心軸在彈簧力的作用下向上頂起,膨脹塊徑向收縮。當(dāng)珩磨頭進(jìn)入到連桿大孔中,機(jī)床主軸內(nèi)的推桿推動心軸克服彈簧力向下運(yùn)動。通過心軸和膨脹塊的錐面配合,將心軸的向下運(yùn)動轉(zhuǎn)換為膨脹塊的徑向擴(kuò)張。固定在膨脹塊外緣的砂條貼在工件內(nèi)孔表面。珩磨機(jī)主軸開始旋轉(zhuǎn)和軸向往復(fù)運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)對孔壁表面的磨削加工。由于珩磨需要實(shí)現(xiàn)砂條的徑向膨脹運(yùn)動,在珩磨頭內(nèi)部設(shè)計(jì)了帶錐度的心軸,因此鉸珩磨頭沒有辦法采用類似普通銑床7∶24錐柄尾部內(nèi)螺紋、拉桿的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。原有的珩磨頭更換拆裝方式:對刀桿起鎖緊作用的圓螺母外套一個專用扳手,用錘子敲擊扳手,利用主軸的慣性和敲擊的沖擊力拆卸珩磨頭。
該方式存在以下問題。
1)錘子敲擊過程對機(jī)床主軸的軸承有一定沖擊。AF90珩磨機(jī)是精密加工設(shè)備,長期靠敲擊主軸拆卸珩磨頭會造成主軸跳動增加,珩磨后孔壁產(chǎn)生振紋。造成設(shè)備損壞,增加維修成本和停機(jī)損失。
2)通過錘子敲擊的方式,需要有較大的手臂擺動量,才能積累起足夠的動能。機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)較小,手臂水平方向揮動容易撞到機(jī)床內(nèi)部支架,造成人員受傷等問題。存在較大生產(chǎn)安全隱患。操作人員長時間蜷縮在機(jī)床中揮動錘子,手部、腰部疲勞容易造成肌肉拉傷,人機(jī)工程問題亟待解決。
為了解決這一問題,我們起初嘗試使用橡膠錘子敲擊專用扳手的拆卸方式,利用橡膠材料的黏彈性可以有效減緩敲擊過程中的沖擊,減少對機(jī)床主軸的損傷,避免手部被振麻導(dǎo)致錘子脫手等安全隱患。但橡膠錘子的沖擊動能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼制錘子,所以拆珩磨頭的效率比鋼制錘子低。
3 新工具結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)制造了一種珩磨頭的拆卸工具(見圖3),能夠使操作人員輕松地拆除珩磨頭,改善人機(jī)工程問題。避免敲擊主軸,減少對機(jī)床主軸的損傷。
裝配(見圖4):插銷插入叉型扳手的孔;螺母座放入叉型扳手的開口槽中;珩磨刀桿通過錐柄聯(lián)接在主軸的錐孔中;限位圈套在絲桿傳動軸外;圓扳手套在珩磨頭鎖緊螺母外;齒輪支架端蓋固定在齒輪支架上;齒輪安裝在齒輪支架內(nèi)部,齒條能沿著齒輪支架上下移動,齒輪能與齒條嚙合;杠桿手柄通過能繞齒輪支架上的銷旋轉(zhuǎn),齒條上的銷能沿著手柄中的鍵槽移動;絲桿傳動軸穿過齒輪支架,穿過齒輪的孔,通過鍵與齒輪聯(lián)結(jié)。再穿過齒輪支架端蓋;滑塊鎖緊螺桿通過螺紋聯(lián)接在圓扳手的螺紋孔內(nèi),滑塊安裝在圓扳手的方槽內(nèi),并能在滑塊鎖緊螺桿的臺階面牽引下沿著方槽的軸向移動。
操作過程:將圓扳手上的凸臺按照珩磨頭鎖緊螺母上的凹槽套入,轉(zhuǎn)動滑塊鎖緊螺桿上的滑塊鎖緊螺母,將滑塊沿著圓扳手手柄的方向向前移動,卡入珩磨頭鎖緊螺母上端面,起到鎖緊圓扳手的作用。將叉型扳手沿著珩磨頭刀柄上兩側(cè)方槽插入,沿著絲桿傳動軸轉(zhuǎn)動螺母座,直到螺母座位置與叉型扳手位置對齊時,將螺母座放入叉型扳手的開口槽中,并插上插銷,將螺母座鎖緊在叉型扳手的開口槽中。向下轉(zhuǎn)動杠桿扳手,通過齒條、齒輪、絲桿傳動軸在叉型扳手和圓扳手之間產(chǎn)生一個扭矩,松開珩磨頭鎖緊螺母。
4 本工具的優(yōu)勢與創(chuàng)新點(diǎn)
1)利用一個叉型扳手和一個圓扳手之間以絲桿運(yùn)動產(chǎn)生軸向擴(kuò)張力(見圖5)。通過絲桿、螺母和扳手將直線移動轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)珩磨頭鎖緊螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。通過平穩(wěn)的力矩代替原有敲擊力的方式,消除了對機(jī)床的沖擊,避免對主軸的損傷和操作過程中的安全隱患。
圖5 叉型扳手和圓扳手結(jié)構(gòu)
1—滑塊 2—滑塊鎖緊螺桿 3—圓板手 4—叉型扳手
2)利用齒輪齒條結(jié)構(gòu)將手臂垂直向下的力矩轉(zhuǎn)換為螺母拆卸的水平方向力矩(見圖6),便于施力。原有拆刀方式在水平面內(nèi)揮動錘子敲擊專用扳手,不便于在機(jī)床內(nèi)部狹小空間內(nèi)操作。同時機(jī)床主軸在水平方向旋轉(zhuǎn)不便于自鎖,每次敲擊后珩磨頭和專用扳手都會旋轉(zhuǎn)一定角度,需要再將珩磨頭和專用扳手旋轉(zhuǎn)回到原有位置。本工具拉動杠桿扳手的力是豎直向下的,力的方向與主軸剛性方向相同,不會引起主軸的旋轉(zhuǎn),操作安全方便。
3)通過齒條上的銷,杠桿扳手在齒輪座上的支點(diǎn)達(dá)到擴(kuò)力的結(jié)構(gòu)(見圖7),增加力矩減輕工人勞動強(qiáng)度。
4)圓扳手上有一個絲桿控制的鎖緊滑塊,其類似平口鉗通過絲桿控制活動鉗口移動的結(jié)構(gòu)。當(dāng)順時針旋轉(zhuǎn)滑塊鎖緊螺桿,滑塊沿著絲桿軸向向前移動到鎖緊珩磨頭的圓螺母上端面。與套在圓螺母上的圓扳手配合,將圓扳手軸向固定在鎖緊螺母上,保證該工具能夠固定在珩磨頭圓螺母上,方便后序裝拆操作。
5)叉型扳手遠(yuǎn)離主軸的一端是開口槽。用一個銷插入開口槽,達(dá)到快速封閉的結(jié)構(gòu)(見圖8)。螺母座與叉型扳手開口槽位置較遠(yuǎn)時,用手繞絲桿傳動軸轉(zhuǎn)動螺母座,待螺母座達(dá)到開口槽位置時,再繞圓扳手尾部的軸旋轉(zhuǎn),將螺母座卡入開口槽,插上插銷通過扳手?jǐn)U力,保證足夠的拆卸扭矩。當(dāng)?shù)稐U圓螺母擰松,自鎖消失以后,拔出插銷和螺母。再繞圓扳手尾部的軸旋轉(zhuǎn),將螺母座脫離開口槽。手動旋松珩磨頭的圓螺母將刀桿卸下。該工具通過叉型扳手的開口槽、插銷與螺母座實(shí)現(xiàn)快速切換擴(kuò)力狀態(tài)與快速拆除狀態(tài)。
圖8 銷插入開口槽結(jié)構(gòu)
5 結(jié)束語
本工具結(jié)構(gòu)簡單,制造維護(hù)方便,可靠性好。此外,其可操作性強(qiáng),使用方便靈活,拆裝珩磨頭效果顯著,生產(chǎn)效率高,有較大的推廣價值。