擦版辊偏心套磨削加工的工艺改进
日期： 2017年3月20日 【】本文为了解决擦版辊偏心套内孔沉割槽加工效率低，加工质量较差的问题，主要从三个方面进行方案设计。由于擦版辊偏心套是剖分式结构，加工时需采用胶水将两半偏心套粘结在一起进行内孔沉割槽的磨削加工。由于两半偏心套只是用胶水粘黏在一起，没有采取机械式的固定，在加工时一旦受到外力的作用极其容易脱胶分裂，所以在进行加工之前需要对擦版辊偏心套的装夹、加工、测量等方案进行优化设计。结果显示，采用文中的方案的实施加工，偏心套内孔沉割槽的底径尺寸和槽宽尺寸均达到了目标值。本论文主要是加工工艺的改进，程序的模块化编写，环境因素的排查，测量工具的改进。在加工工艺的改进方面，做了大量的实验，以达到最高的加工精度。
目录
引言 1
一、磨床相关介绍 2
（一）磨床简介 2
（二）克林贝格超精密万能外圆磨床介绍 3
二、擦版辊偏心套的磨削加工方法的改进 4
（一）常规磨削加工与克林伯格磨床的磨削加工 5
（二）擦版辊偏心套的装夹方法、削砂轮和测量方法的选择 5
三、擦版辊偏心套的磨削加工方法改进的实施 10
总结 13
参考文献 14
致谢 15
附录一：加工程序 16
引言
擦版辊是W10型四色凹版印钞机上的重要部件，偏心套在其中起到驱动擦版辊离合的作用，因此偏心套的精度对离合工作的精准程度产生直接影响，因此从技术要求上对该偏心套的加工精度有极高的要求。此前，擦版辊偏心套主要采用车削的方式进行加工，特别是偏心套内沉割槽的加工一直存在着表面粗糙度差、有震纹，尺寸精度低等问题，通常在机加工完成之后再进行手工研磨，因此加工效率低，加工质量和一致性都得不到保证。为解决这些问题，采用克林伯格数控磨床完成擦版辊偏心套精加工，解决车削加工不能达到的加工精度。通过查阅克林伯格数控磨床相关技术资料，首先确定该磨床可以完成此次设计任务，达到相应的加工精度；其次解决其他环境测量因素的影响。在本论文中，采用60粒铬刚玉砂轮，加工材料为国标45号钢，使用哈挺克林贝格KelVARIA?
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系列超精密万能外圆磨床，采用基于海德汉ITNC530系统订制的GRANDPlus IT编程系统。
一、磨床相关介绍
（一）磨床简介
磨床（Grinding machine）是一种利用砂轮、油石、砂带与磨料等磨具进行高速旋转对工件进行研磨，从而获得所需形状、尺寸及精密加工面的工具机。
按照磨具的类型将磨床分为：
1.使用砂轮作为切削工具的磨床分为：外圆类磨床、平面类磨床、工具类磨床以及用来磨削指定的表面与工件的磨床等专用磨床，如曲轴类磨床、凸轮轴类磨床等；
2. 使用柔性砂带作为切削工具的砂带类磨床；
3. 使用油石与研磨剂作为切削工具使用的刃磨类磨床。
磨床是因精加工和硬表面的需要而发展起来的，其主要作用是进行高度精密和粗糙度要求相当小的磨削。因此，磨床既能加工淬硬钢、硬质合金等硬度相当高材质，也能加工玻璃、花岗石等脆度较高的材料；磨床能够加工诸如内、外圆柱表面等各种表面；
磨床要实现精密磨削需要满足以下要求：
1.高几何精度：如果想要得到的高几何精度的工件，那么要求砂轮主轴的回转精度和导轨平直度要保持一个高的水平；
2.低速进给运动的稳定性：在低速磨削的过程中，为了保证进给的稳定性，不能出现爬行和冲击现象；
3.减少振动：为了保证精密磨床的精度，应尽量减少振动，可考虑使用减震结构；
4.减少热变形：热变形是实现精密磨削的最大障碍，应采取必要的措施减少热变形。
磨床加工与其他加工方式的区别：
1.磨削工具（砂轮）相对于工件进行高速旋转，该速度在35米/s以上；
2.可以加工表面硬度很高的金属和脆性材料的工件；
3.可以获得高光洁度的工件表面；
4.易于实现自动化，实现高效率生产。
随着机械产品的新型材料广泛应用和其不断提高的精度、寿命与可靠性的要求，磨削加工技术正朝着超精密磨削、超硬度磨料磨具及研制多轴的高精度、高刚度、自动化磨床等方向发展。
偏心套的加工采用外圆磨削，以下简单介绍外圆磨削及外圆磨床：
外圆磨削有两种基本的方法，它们为纵横磨法，如图11和图12所示。
其中，磨削外圆可以采用：
（1）传递方法：通过纵向进给调节砂轮与切削工件之间的深度；
（2）冲压切削方法：这种方法采用砂轮纵向进给来完成的，并无轴向进给。用于完成当宽度的圆柱体表面的宽度比砂轮的磨损宽度短的工况；
（3）深度整块切削方法。可以用来磨削短轴，除了进行间隙调整，该方法与传递方法相似。
图11 横磨法
图12 纵磨法
端面外圆型磨床（如图13所示）主要用来批量生产带肩的轴类零件，生产效率较高。
图13端面外圆型磨床示意图
其中，数控外圆型磨床端面砂轮架与尾架要保持30°的夹角，砂轮架安装在右边是为了避免工件和磨床尾架产生碰撞；可实现可快速进给、自动控制；砂轮上安装有成型修整器，端面的尺寸通过轴对称装置的稳定性和安全运行得到保证。
（二）克林贝格超精密万能外圆磨床介绍
本次设计使用的是克林贝格KelVARIA?系列超精密万能外圆磨床，如图14所示。
URS?和?KelVARIA??UR?型具有可以独特的转位砂轮架。
克伦贝格尔数控系统是为了满足最高加工需求专为数控万能外圆型磨床而设计。
图14 克林贝格KelVARIA?系列超精密万能外圆磨床
克林伯格数控磨床主要参数：
顶尖距1000 / 1600 mm
Z轴的行程1170/1670 mm
快进速度20 m/min
X轴行程365 mm
快进速度10 m/mm
B轴回转角度240 degree
快进速度0.5 1/sec
砂轮头架的电机输出功率为10 kW
内磨电机输出功率15 kW
中心高200/300 mm
双顶尖的承载150/300 kg
卡盘磨床的负载160/750 Nm
占地空间: 长x 宽4700 x 2200 mm
磨削直线度<0.002mm （1200mm长度）
磨削粗糙度
二、擦版辊偏心套的磨削加工方法的改进
根据调研得知，以往该偏心套主要采用车削的方式加工，特别是偏心套内的沉割槽的加工一直存在着表面粗糙度差、有震纹，尺寸精度低等问题，经常需要手工研磨，加工效率低，加工质量和一致性难以保证。随着克林伯格磨床的引进，对加工较深的高精度内孔沉割槽提供了解决途径，为该偏心套的加工工艺提升提供新的改进方法。
目录
引言 1
一、磨床相关介绍 2
（一）磨床简介 2
（二）克林贝格超精密万能外圆磨床介绍 3
二、擦版辊偏心套的磨削加工方法的改进 4
（一）常规磨削加工与克林伯格磨床的磨削加工 5
（二）擦版辊偏心套的装夹方法、削砂轮和测量方法的选择 5
三、擦版辊偏心套的磨削加工方法改进的实施 10
总结 13
参考文献 14
致谢 15
附录一：加工程序 16
引言
擦版辊是W10型四色凹版印钞机上的重要部件，偏心套在其中起到驱动擦版辊离合的作用，因此偏心套的精度对离合工作的精准程度产生直接影响，因此从技术要求上对该偏心套的加工精度有极高的要求。此前，擦版辊偏心套主要采用车削的方式进行加工，特别是偏心套内沉割槽的加工一直存在着表面粗糙度差、有震纹，尺寸精度低等问题，通常在机加工完成之后再进行手工研磨，因此加工效率低，加工质量和一致性都得不到保证。为解决这些问题，采用克林伯格数控磨床完成擦版辊偏心套精加工，解决车削加工不能达到的加工精度。通过查阅克林伯格数控磨床相关技术资料，首先确定该磨床可以完成此次设计任务，达到相应的加工精度；其次解决其他环境测量因素的影响。在本论文中，采用60粒铬刚玉砂轮，加工材料为国标45号钢，使用哈挺克林贝格KelVARIA?
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系列超精密万能外圆磨床，采用基于海德汉ITNC530系统订制的GRANDPlus IT编程系统。
一、磨床相关介绍
（一）磨床简介
磨床（Grinding machine）是一种利用砂轮、油石、砂带与磨料等磨具进行高速旋转对工件进行研磨，从而获得所需形状、尺寸及精密加工面的工具机。
按照磨具的类型将磨床分为：
1.使用砂轮作为切削工具的磨床分为：外圆类磨床、平面类磨床、工具类磨床以及用来磨削指定的表面与工件的磨床等专用磨床，如曲轴类磨床、凸轮轴类磨床等；
2. 使用柔性砂带作为切削工具的砂带类磨床；
3. 使用油石与研磨剂作为切削工具使用的刃磨类磨床。
磨床是因精加工和硬表面的需要而发展起来的，其主要作用是进行高度精密和粗糙度要求相当小的磨削。因此，磨床既能加工淬硬钢、硬质合金等硬度相当高材质，也能加工玻璃、花岗石等脆度较高的材料；磨床能够加工诸如内、外圆柱表面等各种表面；
磨床要实现精密磨削需要满足以下要求：
1.高几何精度：如果想要得到的高几何精度的工件，那么要求砂轮主轴的回转精度和导轨平直度要保持一个高的水平；
2.低速进给运动的稳定性：在低速磨削的过程中，为了保证进给的稳定性，不能出现爬行和冲击现象；
3.减少振动：为了保证精密磨床的精度，应尽量减少振动，可考虑使用减震结构；
4.减少热变形：热变形是实现精密磨削的最大障碍，应采取必要的措施减少热变形。
磨床加工与其他加工方式的区别：
1.磨削工具（砂轮）相对于工件进行高速旋转，该速度在35米/s以上；
2.可以加工表面硬度很高的金属和脆性材料的工件；
3.可以获得高光洁度的工件表面；
4.易于实现自动化，实现高效率生产。
随着机械产品的新型材料广泛应用和其不断提高的精度、寿命与可靠性的要求，磨削加工技术正朝着超精密磨削、超硬度磨料磨具及研制多轴的高精度、高刚度、自动化磨床等方向发展。
偏心套的加工采用外圆磨削，以下简单介绍外圆磨削及外圆磨床：
外圆磨削有两种基本的方法，它们为纵横磨法，如图11和图12所示。
其中，磨削外圆可以采用：
（1）传递方法：通过纵向进给调节砂轮与切削工件之间的深度；
（2）冲压切削方法：这种方法采用砂轮纵向进给来完成的，并无轴向进给。用于完成当宽度的圆柱体表面的宽度比砂轮的磨损宽度短的工况；
（3）深度整块切削方法。可以用来磨削短轴，除了进行间隙调整，该方法与传递方法相似。
图11 横磨法
图12 纵磨法
端面外圆型磨床（如图13所示）主要用来批量生产带肩的轴类零件，生产效率较高。
图13端面外圆型磨床示意图
其中，数控外圆型磨床端面砂轮架与尾架要保持30°的夹角，砂轮架安装在右边是为了避免工件和磨床尾架产生碰撞；可实现可快速进给、自动控制；砂轮上安装有成型修整器，端面的尺寸通过轴对称装置的稳定性和安全运行得到保证。
（二）克林贝格超精密万能外圆磨床介绍
本次设计使用的是克林贝格KelVARIA?系列超精密万能外圆磨床，如图14所示。
URS?和?KelVARIA??UR?型具有可以独特的转位砂轮架。
克伦贝格尔数控系统是为了满足最高加工需求专为数控万能外圆型磨床而设计。
图14 克林贝格KelVARIA?系列超精密万能外圆磨床
克林伯格数控磨床主要参数：
顶尖距1000 / 1600 mm
Z轴的行程1170/1670 mm
快进速度20 m/min
X轴行程365 mm
快进速度10 m/mm
B轴回转角度240 degree
快进速度0.5 1/sec
砂轮头架的电机输出功率为10 kW
内磨电机输出功率15 kW
中心高200/300 mm
双顶尖的承载150/300 kg
卡盘磨床的负载160/750 Nm
占地空间: 长x 宽4700 x 2200 mm
磨削直线度<0.002mm （1200mm长度）
磨削粗糙度
二、擦版辊偏心套的磨削加工方法的改进
根据调研得知，以往该偏心套主要采用车削的方式加工，特别是偏心套内的沉割槽的加工一直存在着表面粗糙度差、有震纹，尺寸精度低等问题，经常需要手工研磨，加工效率低，加工质量和一致性难以保证。随着克林伯格磨床的引进，对加工较深的高精度内孔沉割槽提供了解决途径，为该偏心套的加工工艺提升提供新的改进方法。
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