珩磨机磨杆浮动支承装置改进设计

于在洋， 侯建永， 吕明晓， 刘华敏

（北汽黑豹（威海）汽车有限公司，山东 威海264400）

0 引 言

某公司生产加工一种石油泵体管道，需使用一种珩磨机进行内孔磨削加工。图1所示为珩磨机动力部分结构简图，该型式珩磨机主要技术参数为：加工孔径范围为φ88～φ199 mm；最大加工长度为10 m；标准夹具夹持外径为φ70～φ480 mm；主轴转速为10～350 r/min；冲程驱动为伺服链式驱动；冲程速度为1～40 m/min（调整速率为1 m/min）；冷却液泵流量为100 L/min；冷却液容量为500 L；电源要求为电压380 V、3相5线、50 Hz，电压允许波动幅度为10%；数控系统采用西门子控制系统；气源要求为0.6 MPa。

图1 珩磨机动力部分结构简图

钢管加工技术指标：钢管内径尺寸精度要求达到H7，圆度要求达到0.01～0.02 mm，粗糙度要求达到Ra0.2～0.4 μm。钢管直线度偏差要求达到国家标准《石油天然气工业管线输送用钢管》GBT 9711—2011中9.11.3.4条的规定：钢管全长相对于直线的总偏离应不大于0.2%的钢管长度；在每个管端1000 mm的长度上，相对于直线的局部偏离应不大于0.4%[1]。

实际生产中，钢管质量不稳定，经常出现不合格品，主要表现为钢管全长范围内各处直径不统一、钢管端头圆度超差。主要原因与磨杆的转动精度有很大关系，磨杆的转动精度与磨杆浮动支承相关。磨杆浮动支承成为产品质量稳定的关键因素。

1 原浮动支承装置存在的问题

图2所示为原浮动支承装置简图，通过实际使用发现存在如下问题：1）浮动支承装置在往复运动过程中振动大，影响磨杆转动精度；2）使用上、下螺杆调整磨套中心高度，易调整但不稳定；3）磨套与磨杆组成一体，每次安装磨杆必须卸开浮动支承装置；4）浮动支承装置不带自动加油润滑装置，需人工定时加油润滑磨套；5）浮动支承装置只能沿磨杆纵向移动，检测零件时，磨杆需纵向移出工作区。

图2 原浮动支承装置简图

2 对原磨杆浮动支承提出新的技术要求

1）磨削过程中，磨杆浮动支承装置需往复运动，往复过程中会产生振动，振动强烈程度与浮动支承装置的质量成正比[2]。所以，在保证足够的强度与刚度的前提下，尽量减轻磨杆浮动支承装置质量，降低甚至消除磨杆振动。

2）由于磨杆需若干浮动支承装置共同支承，各浮动支承装置需要统一高度，要求将浮动支承装置的高度调整精度控制在0.1 mm之内，且稳定可靠。

3）操作过程中，不同系列的钢管需更换相应的磨杆，要求磨杆更换方便、快捷。

4）磨杆与浮动支承装置中的支承套长时间处于高速滑动摩擦中，磨损是不可避免的，要求磨杆与磨套之间有良好的润滑。

5）钢管在精磨时需多次在设备装夹下对孔径进行检测，每次检测都需从钢管端口插入专用量具。为检测方便，需要磨杆便于快速移出，腾出检测空间。这就要求所有的浮动支承装置可随磨杆横向移动。

3 浮动支承装置结构设计方案

图3为浮动支承装置新方案结构图。

1）相同强度与刚度条件下，钢板拼焊结构的质量比机加工件轻很多，新装置主体全部采用钢板拼焊结构[3]。

2）新结构中设有调整垫片，调整垫片总厚3 mm，分别由2个1 mm的垫片、1个0.5 mm的垫片、2个0.2 mm的垫片、1个0.1 mm的垫片组成，可保证调整精度达到0.1 mm。

3）浮动支承装置采用可开启的铰接装置，配合2个半圆聚四氟乙烯套，方便磨杆的快速安装及更换。

4）浮动支承装置顶部设有油杯，2个半圆聚四氟乙烯套设有油道，可实现磨杆自润滑。

5）浮动支承装置下部设有导轨、导套，使磨杆及磨套能横向移动，方便零件检测。

图3 浮动支承装置新方案结构图

4 浮动支承装置操作工艺过程

操作过程：第一步，使用检测心轴及高度尺测量所有支承装置的中心高，对于有误差的支承装置通过调整垫片10进行调整，保证中心高误差在0.1 mm以内；第二步，拔出连接插销4，打开上组合体5，将珩磨机磨杆用吊车放入，关闭上组合体5，锁紧连接插销4；第三步，检查油杯油量，开动磨床进行磨削；第四步，关闭磨床，退出磨头，拔出固定插销2，横向移开磨头，使用专用量具检测工件孔径；第五步，检测完后横向移回磨头，锁紧固定插销2进入下一个循环。

5 改进后效果评价

新浮动支承装置投入使用后，效果主要表现在以下几方面：

1）操作简单、方便实用，节省工作时间。原支承装置更换磨杆需打开支承装置，每套支承装置需拆卸4个螺钉，更换一次需30 min；新支承装置更换磨杆只需插拔插销，每套支承装置只有1个插销，更换一次需15 min。

原支承装置没有自动润滑机构，工艺文件要求每20 min进行一次人工润滑，每次人工润滑需3 min；新支承装置设有自动润滑机构，不需人工操作。

原支承装置不能横向移动，每次检测时必须将磨杆纵向退回；新装置只需拔出插销进行横向移动，每次检测可节省1 min时间。

车间原来每人操作2台机床，每人每天的定额是32根，经实际操作测算，使用新装置后每人每天可将定额调整为36根。

2）精度稳定，调整可靠，方便维修保养。原支承装置使用螺杆调整精度，调整方便但极不稳定。为保证机床精度要求，原工艺文件要求机床在每天使用前或更换磨杆后必须由维修人员对机床磨杆支承装置精度进行校验调整。新浮动支承装置使用垫片调整精度，精度非常稳定。通过维修记录及质量状态分析后，新工艺文件要求每批次加工前或累计10个工作日必须由维修人员对机床磨杆支承装置精度进行校验调整。

3）工作环境明显改善。新支承装置质量减轻，润滑及时，使机床工作时噪声明显降低。取消人工润滑后，磨杆转动产生的油飞溅现象消除。

4）产品质量稳定，减轻修复工作量。使用原支承装置时，由于磨杆的精度不稳经常造成管件端头直径产生椭圆，为减少上述情况产生的损失，工艺文件中增加特殊规定：工人实际测量尺寸确定磨削量时必须留有10%的安全余量，保证产生端口椭圆现象可修复。这样使工人每根产品必须多测量一次，另外车间还专设一名经验丰富的老师傅进行修复工作。新支承装置可靠保证了磨杆精度的稳定，以上情况基本清除，经实际使用统计，新装置使产品合格率达到99%。

6 结 语

新装置操作简单方便，调整准确稳定，生产效率提高10%；机床振动明显改善，产品质量显著提高，合格率提高2个百分点，达到99%。该技术具有很高的推广价值。