軸承雙溝道一次磨削的砂輪修整定位機(jī)構(gòu)
2009-10-19 作者：羅一元 向仰和 縣鵬宇
摘要：軸承雙溝道一次磨削是指采用兩片砂輪同軸安裝，修整成形后，對(duì)工件進(jìn)行切入磨削，其關(guān)鍵技術(shù)在于解決同軸雙砂輪的修整并保證加工精度。介紹一種采用電磁鐵驅(qū)動(dòng)定位方式的砂輪修整定位機(jī)構(gòu)的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并用于單溝道磨床改造，實(shí)現(xiàn)了套圈雙溝道一次自動(dòng)磨削。
關(guān)鍵詞： 雙溝軸承；雙溝道；砂輪修整；定位機(jī)構(gòu)
中圖分類(lèi)號(hào) TG595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)雙列深溝球軸承和雙列角接觸球軸承在汽車(chē)輪毅、壓縮機(jī)、水泵等產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，其套圈雙溝道的磨削工藝也經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的擺頭磨床單溝反轉(zhuǎn)磨削工藝，發(fā)展到同軸雙砂輪一次切入磨削的加工工藝。傳統(tǒng)單溝翻轉(zhuǎn)磨削方式存在難以保證加工精度、磨削效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷。雙溝道一次磨削是指采用兩片砂輪同軸安裝，修整成形后，對(duì)工件進(jìn)行切入磨削，對(duì)保證加工精度、提高磨削效率極為有利，其關(guān)鍵技術(shù)是解決同軸雙砂輪的修整問(wèn)題。
目前，同軸雙砂輪的修整有以下幾種方式：(1)液壓驅(qū)動(dòng)的二次定位單點(diǎn)圓弧修整方式；(2)成型金剛石滾輪一次定位修整方式；(3)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字差補(bǔ)控制磨削方式。成型金剛石滾輪修整方式具有磨削精度高、一次定位切入修整速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是金剛石滾輪成本較高，磨損后需要特殊工藝及專(zhuān)用工具進(jìn)行成形修復(fù)，而且對(duì)于不同弧形尺寸的砂輪須采用不同規(guī)格的金剛石滾輪修整，適用范圍有一定局限性，也相應(yīng)增加了工藝成本。步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字差補(bǔ)控制（單點(diǎn)圓弧）修整方式采用數(shù)控技術(shù)，可方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，能修整不同尺寸的砂輪曲面，是目前采用的較為先進(jìn)的砂輪修整工藝。
新型砂輪修整定位機(jī)構(gòu)采用單點(diǎn)圓弧修整方式，由電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次定位，較之液壓驅(qū)動(dòng)的定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，并且定位準(zhǔn)確；與采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的修整方式相比，其成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。該機(jī)構(gòu)用于3MZ14系列單溝道自動(dòng)磨床的改造，配合電氣控制，實(shí)現(xiàn)了雙溝套圈的自動(dòng)磨削，顯著提高生產(chǎn)效率。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。
關(guān)鍵詞： 雙溝軸承；雙溝道；砂輪修整；定位機(jī)構(gòu)
中圖分類(lèi)號(hào) TG595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)雙列深溝球軸承和雙列角接觸球軸承在汽車(chē)輪毅、壓縮機(jī)、水泵等產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，其套圈雙溝道的磨削工藝也經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的擺頭磨床單溝反轉(zhuǎn)磨削工藝，發(fā)展到同軸雙砂輪一次切入磨削的加工工藝。傳統(tǒng)單溝翻轉(zhuǎn)磨削方式存在難以保證加工精度、磨削效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷。雙溝道一次磨削是指采用兩片砂輪同軸安裝，修整成形后，對(duì)工件進(jìn)行切入磨削，對(duì)保證加工精度、提高磨削效率極為有利，其關(guān)鍵技術(shù)是解決同軸雙砂輪的修整問(wèn)題。
目前，同軸雙砂輪的修整有以下幾種方式：(1)液壓驅(qū)動(dòng)的二次定位單點(diǎn)圓弧修整方式；(2)成型金剛石滾輪一次定位修整方式；(3)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字差補(bǔ)控制磨削方式。成型金剛石滾輪修整方式具有磨削精度高、一次定位切入修整速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是金剛石滾輪成本較高，磨損后需要特殊工藝及專(zhuān)用工具進(jìn)行成形修復(fù)，而且對(duì)于不同弧形尺寸的砂輪須采用不同規(guī)格的金剛石滾輪修整，適用范圍有一定局限性，也相應(yīng)增加了工藝成本。步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字差補(bǔ)控制（單點(diǎn)圓弧）修整方式采用數(shù)控技術(shù)，可方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，能修整不同尺寸的砂輪曲面，是目前采用的較為先進(jìn)的砂輪修整工藝。
新型砂輪修整定位機(jī)構(gòu)采用單點(diǎn)圓弧修整方式，由電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次定位，較之液壓驅(qū)動(dòng)的定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，并且定位準(zhǔn)確；與采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的修整方式相比，其成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。該機(jī)構(gòu)用于3MZ14系列單溝道自動(dòng)磨床的改造，配合電氣控制，實(shí)現(xiàn)了雙溝套圈的自動(dòng)磨削，顯著提高生產(chǎn)效率。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。
該機(jī)構(gòu)安裝在移動(dòng)工作臺(tái)后側(cè)床身上（3MZ1410B），座體通過(guò)底板固定于床身。定位滑塊連同頂桿2在座體的方形槽內(nèi)可上下滑動(dòng)。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，頂桿1向上頂起，杠桿繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)定位滑塊向下移動(dòng)，彈簧被壓縮。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，定位滑塊在彈簧作用下上移，頂桿1落下。撞頭螺釘安裝在固定座上，通過(guò)T形槽板固定于移動(dòng)工作臺(tái)后側(cè)，與砂輪一起在液壓油缸作用下做縱向移動(dòng)。工作臺(tái)縱退時(shí)，與定位滑塊上下兩個(gè)位置移動(dòng)相配合，撞頭螺釘頂端分別接觸C和B兩個(gè)定位面而停止移動(dòng)。砂輪修整器在這兩個(gè)位置上依次完成對(duì)雙砂輪的修整。C、B兩個(gè)定位面的距離（bc）即為雙砂輪修整弧面的中心距，因此保證bc尺寸精度尤為重要。
機(jī)床工作過(guò)程：開(kāi)車(chē)上料（電磁鐵處于斷電狀態(tài)）→無(wú)心夾具上磁→砂輪縱進(jìn)（緩沖、定位）→工件跳進(jìn)→工件快速驅(qū)進(jìn)。粗磨→光磨→工件跳出→砂輪縱退（緩沖、定位，撞頭螺釘端頭緊靠C定位面）→修整器倒下。回轉(zhuǎn)修整個(gè)砂輪→修整器抬起→砂輪微縱進(jìn)及修整頭返回→電磁鐵通電→砂輪縱退（緩沖、定位，撞頭螺釘端頭緊靠B定位面）→修整器倒下→回轉(zhuǎn)修整第二個(gè)砂輪→修整器抬起→砂輪縱進(jìn)（緩沖、定位）、修整頭返回→電磁鐵斷電→工件跳進(jìn)、精磨→光磨→工件跳出→進(jìn)給返回→砂輪縱退、補(bǔ)償→斷磁、下料→自動(dòng)進(jìn)入下一循環(huán)。
機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：
1．采用電磁鐵由電氣直接驅(qū)動(dòng)使整個(gè)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。
2．定位滑塊的兩個(gè)定位面B和C一體化設(shè)計(jì)，避免了以往分體設(shè)計(jì)而造成間隙誤差或接觸面發(fā)生偏移而產(chǎn)生定位誤差，工作臺(tái)在液壓推力作用下，使撞頭依次緊貼定位面C和B，有效保證砂輪修整準(zhǔn)確定位。另外，這種一體化設(shè)計(jì)有利于定位滑塊的一次裝夾加工，從而保證B、C兩定位面距離尺寸精度和平行精度，進(jìn)而保證雙砂輪修整弧面的中心距精度。
3．對(duì)于不同溝心距的雙溝道磨削，僅需更換有相應(yīng)bc尺寸的定位滑塊進(jìn)行砂輪修整，簡(jiǎn)單易行，使機(jī)構(gòu)具有良好的適用性。
4．整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，安裝簡(jiǎn)單，用于現(xiàn)有單溝道磨床改造成本低。
采用該機(jī)構(gòu)，對(duì)數(shù)臺(tái)3MZ1410B單溝道自動(dòng)磨床進(jìn)行了技術(shù)改造（含電氣控制改造），經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)證明，該機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，定位準(zhǔn)確，能滿(mǎn)足批量生產(chǎn)雙溝套圈工藝精度要求。該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了雙溝套圈一次自動(dòng)磨削，達(dá)到了較高的生產(chǎn)效率（僅比采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單點(diǎn)圓弧修整方式慢2～3個(gè)工步）。使用該機(jī)構(gòu)改造現(xiàn)有設(shè)備，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)雙溝軸承大批量生產(chǎn)，節(jié)約大量新設(shè)備投資，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。
參考文獻(xiàn)
1 盧勝利．雙球面磨削加工中的砂輪修整自動(dòng)控制．制造技術(shù)與機(jī)床，1999(2)
2 李院霞．單溝道磨床一次裝夾工件磨削雙溝道裝置．機(jī)械制造，2001(8)
3 盧勝利．微機(jī)控制調(diào)心球軸承內(nèi)圈雙溝道一次磨削軸承，2000(4)
4 向婭暉．3MZ146內(nèi)圓溝道磨床的改裝．紡織機(jī)械，2004(5)
5 呂科．NURBS在微機(jī)控制球面軸承內(nèi)套雙溝一次磨削加工中的應(yīng)月機(jī)床與液壓，2000(2)
機(jī)床工作過(guò)程：開(kāi)車(chē)上料（電磁鐵處于斷電狀態(tài)）→無(wú)心夾具上磁→砂輪縱進(jìn)（緩沖、定位）→工件跳進(jìn)→工件快速驅(qū)進(jìn)。粗磨→光磨→工件跳出→砂輪縱退（緩沖、定位，撞頭螺釘端頭緊靠C定位面）→修整器倒下。回轉(zhuǎn)修整個(gè)砂輪→修整器抬起→砂輪微縱進(jìn)及修整頭返回→電磁鐵通電→砂輪縱退（緩沖、定位，撞頭螺釘端頭緊靠B定位面）→修整器倒下→回轉(zhuǎn)修整第二個(gè)砂輪→修整器抬起→砂輪縱進(jìn)（緩沖、定位）、修整頭返回→電磁鐵斷電→工件跳進(jìn)、精磨→光磨→工件跳出→進(jìn)給返回→砂輪縱退、補(bǔ)償→斷磁、下料→自動(dòng)進(jìn)入下一循環(huán)。
機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：
1．采用電磁鐵由電氣直接驅(qū)動(dòng)使整個(gè)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。
2．定位滑塊的兩個(gè)定位面B和C一體化設(shè)計(jì)，避免了以往分體設(shè)計(jì)而造成間隙誤差或接觸面發(fā)生偏移而產(chǎn)生定位誤差，工作臺(tái)在液壓推力作用下，使撞頭依次緊貼定位面C和B，有效保證砂輪修整準(zhǔn)確定位。另外，這種一體化設(shè)計(jì)有利于定位滑塊的一次裝夾加工，從而保證B、C兩定位面距離尺寸精度和平行精度，進(jìn)而保證雙砂輪修整弧面的中心距精度。
3．對(duì)于不同溝心距的雙溝道磨削，僅需更換有相應(yīng)bc尺寸的定位滑塊進(jìn)行砂輪修整，簡(jiǎn)單易行，使機(jī)構(gòu)具有良好的適用性。
4．整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，安裝簡(jiǎn)單，用于現(xiàn)有單溝道磨床改造成本低。
采用該機(jī)構(gòu)，對(duì)數(shù)臺(tái)3MZ1410B單溝道自動(dòng)磨床進(jìn)行了技術(shù)改造（含電氣控制改造），經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)證明，該機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，定位準(zhǔn)確，能滿(mǎn)足批量生產(chǎn)雙溝套圈工藝精度要求。該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了雙溝套圈一次自動(dòng)磨削，達(dá)到了較高的生產(chǎn)效率（僅比采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單點(diǎn)圓弧修整方式慢2～3個(gè)工步）。使用該機(jī)構(gòu)改造現(xiàn)有設(shè)備，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)雙溝軸承大批量生產(chǎn)，節(jié)約大量新設(shè)備投資，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。
參考文獻(xiàn)
1 盧勝利．雙球面磨削加工中的砂輪修整自動(dòng)控制．制造技術(shù)與機(jī)床，1999(2)
2 李院霞．單溝道磨床一次裝夾工件磨削雙溝道裝置．機(jī)械制造，2001(8)
3 盧勝利．微機(jī)控制調(diào)心球軸承內(nèi)圈雙溝道一次磨削軸承，2000(4)
4 向婭暉．3MZ146內(nèi)圓溝道磨床的改裝．紡織機(jī)械，2004(5)
5 呂科．NURBS在微機(jī)控制球面軸承內(nèi)套雙溝一次磨削加工中的應(yīng)月機(jī)床與液壓，2000(2)