（中车集团大连机车车辆有限公司 辽宁省大连市 116200）
摘要：随着公司整体工艺技术水平的不断提升，产品结构朝多元化经营发展目标持续迈进。公司从提升机车轴加工工艺和整体加工质量入手，对原机车轴加工工艺进行了较大改进。其中改进的重点之一就是提高机车轴的磨削质量。本文通过分析机车轴在数控磨床上磨削加工工艺，对机车轴原调头磨削加工的装夹方法及存在的不足进行了阐述，并提出了切实合理的改进方法。
关键词：机车轴；数控；装夹方法；磨削加工；改进
引 言
公司80年代初机车轴的磨削加工是在普通外圆磨床上进行，采用两顶尖来定位，很难满足公司提升工艺和产品质量的要求。为此，公司新引进一台PT60型数控精密外圆磨床。但装夹方法仍延用了两顶尖定位、鸡心夹头带动旋转，调头研磨机车轴，体现不出数控设备的优越性。因此，通过对床头胎具的改进，实现不调头就能完成磨削任务，并使装夹更加简便、迅速。
1.机车轴磨削加工部位及要求
1.1磨削加工的部位：
对机车轴的轴颈、防尘板座、轮座、齿轮座、轴承座进行磨削加工。
1.2磨削加工的要求：
各车型机车轴磨削加工后的表面粗糙度都要求在1.6以上，其中轴径表面粗糙度为1.25，抱轴瓦径表面粗糙度为0.4以上。
2.原磨削加工的装夹方法
机车轴在数控磨床上的磨削加工是采用两顶尖定位，在机车轴轴径上夹持鸡心夹头，鸡心夹头与机车轴轴径部位接触处焊铜处理，在数控磨床传动盘上安装拨块带动鸡心夹头旋转，从而使机车轴随鸡心夹头旋转产生磨削加工的原动力。由于机车轴的特点是两端都有轴径，因此要调头再装夹一次才能加工完成一根机车轴。
3.原磨削加工装夹方法的缺点
首先，鸡心夹头夹持的部位是轴径，调头两次装夹来完成磨削加工，肯定有一端的轴径在磨削加工后要被鸡心夹头夹持。磨削后轴径的径向尺寸及表面粗糙度均已达到成品质量要求，在夹持过程中其夹持部位会留有夹痕，虽不会改变轴颈的径向尺寸，但夹持部位的表面质量降低，且夹痕不易被去除。
其次，用鸡心夹头夹持、传动拨杆带动旋转不利于顶尖孔的保护装置安装。机车轴在加工装卸时使用吊车，在吊装过程中有可能碰撞主轴顶尖，而顶尖的硬度远远高于机车轴，所以很容易使机车轴的端面及中心孔产生硬性碰伤，且无法修复，降低了机车轴的质量。并且机车轴的中心孔是重复使用的定位基准，如有无法修复的碰伤，将会给下道工序带来质量隐患。
4.数控磨床装夹方法改进
为能更好的提高数控设备利用率和发挥数控设备的优越性，对其装夹方法进行必要的改造，以提高机车轴在数控磨床上磨削加工的质量及生产率。因此设计了一套机车轴数控磨床不调头磨削加工的床头胎具。
4.1 磨削胎具设计及使用原理
4.1.1 磨削胎具的组装
如图1所示，数控磨床不调头磨削胎具由四部分组成：①号件为胎具的主体，用来与机床主体连接；②号件为可移式拨动卡爪，用来带动磨削工件的旋转；③号件为保护套主体，用来固定两个分体式保护套；④号件为分体式保护套，用来保护工件在吊装过程中不被顶尖碰伤。
图1
4.1.2 胎体的加工
数控磨床本身带有四爪卡盘，所以设计的胎具与机床的连接方法就是利用其盘根安装。因此胎体的加工要有止口与机床盘根实现微小的间隙配合，来实现定位，通过六个螺丝孔与机床的传动装置连接。所以在加工胎体时要在保证止口尺寸精度的同时，控制六个螺丝孔的位置度。另外，其主轴顶尖本身为死顶尖，但也可以与传动盘连接而变为活顶尖，因此胎体上要有能带动主轴旋转的插键，插键抬起主轴将不旋转，反之主轴将由胎体带动旋转而变为活顶尖。
4.1.3 可移卡爪和保护套的加工
加工中要注意卡爪滑块与胎体滑道的配合精度，滑动要顺畅，可伸缩拨销的弹簧钢度要足够，拨销与卡爪的配合间隙要适当。
保护套采用分体式可拆卸保护装置，保护套分两部分，一是保护套体用螺丝固定在胎具体上，用来固定保护套。加工中注意螺丝孔的位置度与胎具主体一致。保护套外边为铁制并做减重处理，内环用尼龙制作，采用插口与保护体固定螺丝连接。
4.2 不调头磨削胎具与机床的连接
胎具主体固定在数控磨床主轴的传动盘上，连接方式与其本身自带的四爪卡盘一样，这样可以保证其定位精度，而且拆卸方便，重复定位精度高。
4.3 胎具的使用原理
目前公司生产的所有车型的机车轴端面都有两个工艺销孔，孔距不同但相差不大。胎具中②号件上的弹性拨销就是根据工艺孔设计制造，使其能够在工件被两顶尖定位后利用弹簧的弹性，稍微转动胎具体让拨销自动弹入工艺孔中带动工件旋转，产生原动力。④号件两个引导式分体保护套主要用来保护机车轴在吊装过程中不被碰伤，吊装时只要将机车轴的轴颈部位进入保护套，就很容易使轴的中心孔对准主轴顶尖，避免了中心孔碰伤，并减少了吊装难度。
5.改进后的使用效果
（1）不改变原有的定位方式，在一次装夹过程中完成整根机车轴磨削加工，减少吊装次数，缩短辅助时间，提高生产效率，由原来的一天磨削5根车轴提高到了每天可磨削8根车轴。
（2）没有夹紧力作用在已加工表面上，不会产生夹痕，保证了已加工表面质量。并且有了保护套，吊装时不会碰伤机车轴，充分保护了机车轴的中心孔及端面，降低了返修率。
（3）采用不调头磨削，可以在机车轴的全长上调整机车轴轴线与砂轮主轴轴线的平行度，也就是主轴顶尖与尾座顶尖连线与砂轮主轴轴线的平行度，平行度越高，数控磨床整体的稳定性就越高，尺寸就越好控制，产品质量就越稳定。
6.结束语
我通过对机车轴在数控磨床上不调头磨削床头胎具的设计，改进机车轴磨削加工的工艺，利用这种方法提高产品的加工质量、生产效率，同时该床头胎具有较好的通用性，能满足我公司所有类型的机车轴的加工要求，该工艺与路内绝大多数工厂采用的工艺有很大的不同，本工艺的优点是装夹方便、效率高、通用性强，具有较好的推广使用价值。
参考文献：
[1] 朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册[M].机械工业出版社，2010
[2] 刘文剑.夹具工程师手册[M].龙江科学技术出版社，1987
论文作者:王羽,刘欢
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/21
标签：磨削论文; 机车论文; 胎具论文; 护套论文; 加工论文; 数控论文; 磨床论文; 《电力设备》2017年第13期论文;