3MZ203D數(shù)控軸承內圓磨進給工作臺結構和裝配工藝的改進

李景濤，王付濤

（洛陽風動工具有限公司，河南 洛陽 471000）

數(shù)控軸承磨床作為軸承加工的現(xiàn)代化裝備，是軸承磨削加工向自動化、高效化、高精度化發(fā)展的重要設備。3MZ203D數(shù)控軸承內圓磨床，是加工P4、P5級角接觸球軸承內圈內徑的數(shù)控磨床。進給工作臺部件、往復工作臺部件，為該數(shù)控磨床傳動系統(tǒng)重要的組成部分。其中進給工作臺部件由滾珠絲杠、伺服電機等組成，往復工作臺部件由油缸、活塞系統(tǒng)組成。往復工作臺部件中工作臺的工作狀態(tài)，只是直線往復運動，而進給工件臺部件為工件的進給系統(tǒng)核心，該部件的設計結構、安裝精度，是軸承內圈內徑磨削后尺寸公差、形位公差是否合格的首要保證。

1 原設計結構和裝配工藝

（1）原進給工作臺結構。如圖1所示，絲母座安裝在工作臺的底面，滾珠絲杠的絲母裝在絲母座內孔中，并通過螺釘相連；支承滾珠絲杠的絲杠軸承，裝在軸承座中，軸承座與軸承支座通過螺釘相連，軸承支座安裝在底座上，滾珠絲杠軸肩靠在絲杠軸承的內圈端面上；伺服電機的電機軸，通過膜片聯(lián)軸器和滾珠絲杠尾部相連，伺服電機安裝在電機底座上，電機底座和其下的墊板安裝在底座上。工作臺通過十字交叉滾柱導軌副和底座相連接，工作臺上安裝工件箱，工件箱前端為電磁無心夾具，夾具磁吸盤上是所加工的軸承內圈（如圖2）。

（2）進給工作臺傳動原理：伺服電機接伺服驅動器信號，伺服電機電機軸旋轉通過膜片聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠旋轉，帶動工作臺沿十字交叉滾柱導軌副方向移動，帶動工件箱前端電磁無心夾具上的軸承內圈進給。

圖1 原進給工作臺結構圖

圖2 工件箱結構圖

（3）軸承支座安裝方法。如圖3所示，十字交叉滾柱導軌副已安裝在底座上，工作臺已和十字交叉滾柱導軌副連接，并且導軌已預緊。絲母座已安裝在工作臺底面。將工裝芯軸1安裝在絲母座中，通過螺釘和絲母座相連，工裝芯軸2插入到工裝芯軸1尾部的內孔中，工裝芯軸2其上夾杠桿百分表，百分表表頭和軸承支座A面接觸（軸承支座的A面和其B面已刮至垂直），通過打表和刮A面修正，最終校正A面跳動0.01 mm以內，上緊軸承支座和底座間螺釘，打定位銷。

圖3 軸承支座安裝圖

（4）軸承座安裝方法。如圖4所示，將軸承座用螺釘安裝在軸承支座上（軸承座的安裝基面和自身內孔的垂直度已通過機械加工達到0.003mm），工裝芯軸2其上的杠桿百分表表頭和軸承座內孔接觸，通過打表找正內孔，最終校正內孔跳動0.01mm以內，上緊軸承座和軸承支座間螺釘，打定位銷。經(jīng)過以上步驟后，保證了軸承座內孔和絲母座內孔的同軸。

圖4 軸承座安裝圖

（5）電機底座安裝方法。如圖5所示，首先拆去軸承座和軸承支座。再磨電機底座下的墊板，使安裝后電機底座內孔與絲母座中工裝芯軸1軸線等高，使用杠桿百分表，通過打表、刮修C面（電機底座的底面）和電機底座右端面,最終校正電機底座右端面跳動和電機底座內孔跳動均為0.01mm以內，上緊電機底座、墊板和底座間螺釘，打定位銷。最終保證了絲母座內孔和軸承座內孔、電機底座內孔的同軸。

圖5 電機底座安裝圖

2 改進后的設計結構和裝配工藝

（1）對進給工作臺部件中絲桿和伺服電機的支承部分進行設計改進（如圖6）。不再使用軸承支座、電機底座，添加連接座、大端蓋零件。絲杠軸承裝入軸承座，大端蓋的左端外圓裝入連接底座左端內孔，兩者為定位配合，用來定位。裝入絲杠軸承的軸承座通過螺釘和連接座連接，兩者之間打定位銷。伺服電機安裝在連接座右部內孔中，中間通過膜片聯(lián)軸器連接絲杠尾部和伺服電機軸頭。連接座和其下的墊板，通過螺釘和底座相連接。

圖6 進給工作臺部件的改進設計

（2）改進后結構的安裝方法。如圖7，先磨連接座下的墊板，使安裝后的連接座內孔中心線與絲母座中工裝芯軸1軸線等高，使用夾在工裝芯軸2上杠桿百分表，通過打表和刮修D面（連接座的底面），分別校正連接座右端內孔跳動0.01mm以內，連接座右端面跳動0.01mm以內，上緊連接座、墊板和底座間螺釘，打定位銷。經(jīng)過以上步驟，保證了絲母座內孔和連接座內孔的同軸。

圖7 改進后的結構安裝圖

3 改進后的突出優(yōu)點

（1）簡化了結構。改進后的設計去掉了軸承支座和電機座，增加了連接座。相當于將軸承支座、電機座合并成連接座，減少了1個零件。

（2）便于加工、安裝和更好的保證精度。改進前軸承支座、軸承座和電機座在機械加工時，各零件分別加工，裝配時需要通過打表和修刮，分別校正軸承支座的A面、軸承座的內孔、電機座的內孔和C面，最終找正軸承支座、軸承座、電機座。

改進后連接座的左端內孔（定位安裝已安裝上絲桿軸承的軸承座用）和軸承座安裝基面、連接座的右端內孔（定位安裝伺服電機用）和伺服電機安裝基面，這4者為一次裝夾加工，并且以連接座的底面為基準，很好的保證了左端內孔、右端內孔的同軸度；左端內孔軸線對于軸承座安裝基面的垂直度，右端內孔軸線對于伺服電機安裝基面的垂直度；左端內孔軸線、右端內孔軸線相對與連接座底面的平行度。在裝配時，通過刮修連接座底面和打表，分別校正連接座右端內孔和右端端面跳動0.01mm以內，即可將連接座的位置找正。

（3）降低成本和提高生產(chǎn)效率。改進后每臺3MZ203D機床可節(jié)省機械加工工時10 h，裝配工時30 h，每臺一共降低成本800元，每年節(jié)省將近7萬元費用；使得每臺機床的生產(chǎn)周期縮短了近3 d，提高了生產(chǎn)效率。

4 結束語

通過對3MZ203D數(shù)控軸承內圓磨床進給工作臺結構和工藝改進，降低了生產(chǎn)費用、提高了生產(chǎn)效率，增強了產(chǎn)品在市場的競爭力，獲得了良好的經(jīng)濟和社會效益。