让外圆磨床MS1332B主轴“转”起来

台州椒江鑫可精密机械有限公司 （浙江 318000）马 霖

1.问题的提出

众所周知，普通外圆磨床头架的主轴是不转动的，工件的转动是靠头架的拨盘来拨动，我公司有一台磨凸轮轴上锥度的上海机床厂的外圆磨床MS1332B即是这种典型的结构。

我公司是生产汽车发动机凸轮轴的专业厂家，生产的凸轮轴有几十个品种，其中有一种为新晨动力机械有限公司生产的DK4A柴油发动机的凸轮轴，此型号发动机的进气凸轮轴头端有一1:5的锥度。由于测量的原因，如图1所示，要求测量的尺寸为（52.7±0.2）mm，由于测量该尺寸需要目测磨削1:5锥度后与直径（φ32.5±0.1）mm形成的分界面（即1:5锥度的大端），不同的人测量的结果不同，因此在具体操作的时候使用了1:5锥度环规（锥度环规的锥孔大端尺寸为φ31.98mm）来测量尺寸（52.7±0.2）mm。由于工艺规定的是测量1:5锥度的大端尺寸，而使用1:5锥度环规测量后，工序尺寸就不是（52.7±0.2）mm，而应该是（55.2±0.2）mm。从而导致1:5锥度轴向尺寸多磨削2.5mm。如图2所示，在磨削轴颈及止推面后，最终的尺寸为（53±0.2）mm，造成了有几百支DK4A进气凸轮轴头端1:5的锥度大端到基准面的距离比理论尺寸小2.5mm，使得装机时装在进气凸轮轴1:5锥度上的带轮端面与缸盖发生干涉。

图1

图2

在试生产阶段，磨削DK4A进气凸轮轴头端1:5锥度使用普通外圆磨床，由于尾端中心孔在研磨后大小不一致，再加上数控车床在粗加工时造成的零基准面之间的差异，当工件装夹在磨床上时，即使是砂轮架每次进刀都是在同一位置，也会造成1:5锥度的轴向位置变化。所以为了保证DK4A进气凸轮轴头端1:5锥度的轴向位置尺寸（55.2±0.2）mm，在磨削1:5锥度时，基本上是磨一件测量一件，磨削一根凸轮轴，最少要测量两次，生产效率特别低。

2.改进工艺方案

我们使用德国SCHAUDT公司的外圆磨床来磨削轴颈1及止推面，此磨床的特点是自带MARPOSS在线检测装置，先检测凸轮轴基准端面的轴向位置，确定基准端面的轴向位置后再开始磨削基准端面。由于设备有这样的优势，我们对原来的工艺方案进行了改进。

由于DK4A进气凸轮轴轴颈及止推面的粗加工是在数控车床上加工的，车削轴颈及止推面时，是以尾端端面定位来加工的。如图3所示，工件在一次装夹中，数控车床调整好后，完全能保证图3所示的标注尺寸。

图3

因此，改进的工艺方案是：磨削DK4A进气凸轮轴头端1:5锥度时，将凸轮轴在外圆磨床的定位方式由原来的中心孔定位改为中心孔和端面定位的方式，改变了试生产阶段加工时的定位基准和测量时的定位基准不统一。加工时凸轮轴轴向定位用尾端中心孔的60°锥面，测量的尺寸用凸轮轴的尾端面，由于中心孔大小不一致，导致测量出来的数据不能反映出加工时的真实状况。将加工时的定位基准和测量时的定位基准统一成端面后，即在磨削DK4A进气凸轮轴头端1:5锥度时，用凸轮轴的尾端面定位，测量凸轮轴的轴向尺寸时也使用尾端面，这样测量出来的轴向尺寸的数据就反映了加工时的真实状况。

具体的做法如下：将外圆磨床MS1332B固定顶尖（见图4）锥面定位改为顶尖锥面和端面（俗称活顶尖，如图5所示）同时定位，让外圆磨床的主轴“转”起来。

图4

图5

磨削1:5锥度时，用活顶尖将外圆磨床的固定顶尖替换下来，将活顶尖的莫氏5号锥柄安装在磨床主轴的莫氏5号锥柄孔内。装夹工件时，先将工件尾端的中心孔放在顶尖5上，用机床尾架上顶尖顶工件头端中心孔，当两端中心孔都与两端的顶尖贴合好时，由于尾端顶尖顶紧工件的力大于顶尖弹簧的弹力，工件会随着机床尾架上顶尖和顶尖5一起压缩弹簧，先是工件的端面与推力球轴承12的动圈端面贴合，然后是推力球轴承12静圈端面与挡圈10贴合并最终使工件的轴向压紧力承载在磨床主轴上。

凸轮轴在工作时，凸轮轴的转动还是依靠磨床头架的拨盘来拨动，磨削凸轮轴头端1:5锥面时，凸轮轴与顶尖5和推力球轴承12的动圈一起转动，尾架的顶尖和工件之间仍然是滑动。

外圆磨床磨削1:5的锥度时，直径方向尺寸每变动0.01mm，轴向尺寸变动量为0.05mm。工艺规定，外圆磨床磨削1:5的锥度时砂轮的修整频次为30件/次，在一个修整频次周期内，工件在直径方向最大有0.01mm变动量，即在工件1:5的锥度大端尺寸轴向位置的变动量有0.05mm，再加上定位误差及测量误差，完全能满足轴向尺寸（513.5±0.1）mm。如图6所示。

图6

如图7所示，在加工凸轮轴基准面时，自动检测消除了中心孔大小不一致的影响，完全能保证工序尺寸（458±0.1）mm，加上凸轮轴头端1:5锥度的轴向尺寸（513.5±0.1）mm前序也能完全保证，因此，这两个尺寸形成的封闭环尺寸为（55.5±0.2）mm，完全达到了图样要求。

图7

3.结语

经过工艺方案的调整，让外圆磨床MS1332B的主轴“转“起来后，磨削DK4A进气凸轮轴头端1:5锥度时，检测频次由原来每支至少检测两次，减少到每15支检测一次，大大减少了该工序的检测次数。不但如此，磨削出来的尺寸也很稳定，不仅产品质量得到了保证，而且提高了生产效率。