锥度检具加工精度影响因素分析及对策

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摘 要：为满足抽油机电动机皮带轮锥孔加工精度要求，进行了针对锥度检具在加工过程中精度难以保证的原因分析，确定了相应的解决对策。现场应用表明：采取相应的对策能确保加工出满足技术要求、高精度的锥度检具。

关键词：电动机 皮带轮 锥度检具 检测精度

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0070-02

电动机皮带轮零件是抽油机的重要组成零件之一，锥孔的尺寸和精度要求是零件的关键尺寸，当锥孔加工完毕后，需要用锥度检具进行检查，锥度检具是保证加工出高标准、高精度并符合技术要求的电机皮带轮零件关键量具之一[1]。本文以某型号抽油机电动机皮带轮为例，对其锥孔在加工过程中运用锥度检具检测的情况进行分析。

皮带轮锥度检具检测皮带轮过程如图1所示，其圆锥表面为110的锥体，量规长度为115 mm，锥面大端直径为100 mm，表面粗糙度值Ra=0.8 pm，圆度为1 pm，直线度为2 pm；同时要求皮带轮与锥度检具接触面达90%以上。

1 削磨加工过程技术问题

1.1 磨削锥度检具时出现的问题

（1）110圆锥表面出现周期性的振纹。

（2）硬度不均匀（表面色泽不均匀）。

（3）110圆锥母线出现中间凹凸的现象，使圆锥表面直线度超差。

（4）接触面积达不到技术要求，不均匀（静置一段时间后会发生变化）。

1.2 采取的措施

（1）调整加工机床，以提高机床精度，减少机床误差。

采取调整磨头主轴轴承间隙（或更换精度更高的轴承）；调整主轴电动机位置及传动带紧张度，使磨头与电动机之间传动更平稳，以减少系统振动而造成零件上产生的振纹。调整头架及尾座部分精度，提高传动机构精度及零件在磨削过程中的运动精度。检测工作台的运动精度，清除工作台爬行现象，减少零件轴向运动误差。检查机床的系统及液压系统是否可靠平稳，必要时更换油和液压油。

（2）零件在加工前，机床应作30 min以上的空运转，以使机床整个系统达到热平衡，从而消除或减少由于机床热变形引起的加工误差。

（3）合理的选择和使用工装。在磨削锥度检具时选择尚未磨损过的顶尖（60°固定顶尖）和刚性较好的鸡心夹头，从而保证锥度检具在磨削时定位良好，回转平稳可靠。

（4）注重加工刀具（砂轮）的修整。在粗加工磨削时，采用单颗粒金刚石修整笔进行砂轮的修整，同时给足高速磨削液。在精加工磨削时，采用单颗粒金刚石修整笔及油石进行砂轮的修整，以此在砂轮表面获得更多等高微刃，此方法可以使锥度检具锥面精加工磨削表面粗糙度达到：Ra=0.02～0.04 pm。

（5）磨削锥度检具时首先保证中心孔的精度。研磨锥度检具两端中心孔，保证中心孔与顶尖有良好的接触，这样可以获得良好的定位和运动回转精度，消除因中心孔圆度误差值超差而，不符合加工要求而造成的锥度检具圆度值超差的问题；选择适当的粗、精磨削加工余量，减少加工应力的产生而造成的锥度检具变形；选择适当的工作台移动速度（80～100 mm/min），零件的回转速度（8～10 mm/min）；选择适当的磨削参数：精磨时砂轮速度为30 n/s、工件速度为10 m/min、磨削厚度为0.02～0.03 mm、无火花磨削次数为8～10次；在磨削加工过程中给足高速磨削液，粗磨时选用浓度较低的削磨液；精磨时选用浓度较高的削磨液；并密切注意磨削液的清洁变化，否则会因磨削液太脏影响表面粗糙度。

（6）为解决锥度检具材料硬度不均匀的现象，增加低温回火热处理工序，清除热处理应力，以达到调整锥度检具材料内部的结构组织，这样不仅消除硬度不均匀的现象，而且还消除锥面圆度临床检测与静置后仪器检验前后检测数据不一致的现象[2]。

2 锥度检具的检测[3]

由于机床本身的运动精度会与零件的运动精度重合，锥度检具圆度的检测不能采用在机床上测量的方法，因为这样不可能如实反映零件的实际精度，而应在圆度仪上测量。

在加工标准圆锥或其他精度要求较高的圆锥（如锥形锥度检具和锥形套规等）时，一般都需进行比较精密的测量。目前常用的圆锥测量方法有以下几种：

（1）用正弦规测量圆锥体的锥角（见图2）。在平板上放一正弦规，工件放在正弦规的表面上、下面垫进块规，然后用百分表检查锥形面的两端高度，如果百分表在两端的读数相同，则可记下正弦规下面的块规高度H值，带入公式计算出锥角а，将计算结果与工件所要求的圆锥相比较，便可得出工件的锥角误差。

锥角α的计算公式为：

sinα=H/L

式中：H为块规高度，mm；L为正弦规两圆柱间的中心距，mm。

（2）用精密小圆柱测量圆锥体的小端直径（见图3）。

测量时把工件放在平板上，在工件小端直径的左右放2个直径相等的精密小圆柱，然后用千分尺测量两圆柱量棒最外端两点的垂直距离A，带入公式即可算出圆锥体的小端直径d0为：

d0=A-d[1+cot（45°-α/4）]

式中：A为千分尺测量读数，mm；d为小圆柱直径，mm；α/2为圆锥体斜角，（°）。

3 结论

（1）通过采取上述措施，经加工磨削后的锥度检具圆度可以达到0.0015 mm，直线度可以达到0.0010～0.0015 mm，表面粗糙度值为0.2μm，表面接触面积在90%以上。

（2）运用这种精度较高的锥度检具对 “电动机皮带轮”零件锥孔进行检验，可确保“电动机皮带轮”零件锥孔的设计精度要求。

参考文献

[1] 冯子明，张金东，顾慧彬，等.抽油机用电动机节电特性试验研究[J].石油矿场机械，2013，42（7）：55-58.

[2] 储凯.机械工程材料[M].重庆：重庆大学出版社，1998.

[3] 高喜贤.车工基本技术[M].北京：北京金盾出版社，1996.