D56K系列精密冷輾擴(kuò)數(shù)控機(jī)床

劉 岷，劉金川

(洛陽(yáng)國(guó)華軸承機(jī)械有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

軸承套圈精密冷輾擴(kuò)以其自動(dòng)化程度高，材料利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)得到了行業(yè)廣泛認(rèn)同。冷輾擴(kuò)數(shù)控機(jī)床(簡(jiǎn)稱冷輾機(jī))是軸承套圈冷輾成形的核心裝備，是一種壓力機(jī)械與精密機(jī)械相結(jié)合的高度自動(dòng)化的設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)和研制的冷輾機(jī)基本上都為開式冷輾擴(kuò)(類似熱輾擴(kuò)原理)。國(guó)外以德國(guó)的BAD DüBEN公司生產(chǎn)的RIWA和URWA系列冷輾機(jī)以及日本共榮株式會(huì)社生產(chǎn)的CRF系列及改進(jìn)型TCR系列冷輾機(jī)為代表[1]。國(guó)產(chǎn)冷輾機(jī)以洛陽(yáng)軸承研究所研制的D55M-50型冷輾機(jī)為開端[2]，之后國(guó)內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)相繼研發(fā)出多種規(guī)格的冷輾機(jī)，并在使用中逐步完善。

1 D56K系列冷輾機(jī)的研制

我公司在國(guó)產(chǎn)冷輾機(jī)的研發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合具體使用工況研制了D56K系列冷輾機(jī)，并陸續(xù)推出了一系列產(chǎn)品。D56K系列冷輾機(jī)以平臺(tái)為載體，采用模塊化設(shè)計(jì)，在通用平臺(tái)上通過(guò)配置不同的動(dòng)力單元、進(jìn)給單元、控制系統(tǒng)等，可以快捷地組合成多種規(guī)格的冷輾機(jī)，非常適應(yīng)多規(guī)格、小批量的套圈冷輾加工。D56K冷輾機(jī)的主要構(gòu)成如圖1所示。

圖1 D56K系列冷輾機(jī)的主要構(gòu)成

D56K系列冷輾機(jī)有微小型、中小型、大型和特大型4個(gè)產(chǎn)品系列。微小型為最輕型冷輾機(jī)，主要用于小型軸承套圈的冷輾改性以提高軸承品質(zhì)；其為集中工序加工，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。應(yīng)用最廣泛的是中小型和大型冷輾機(jī)，此系列冷輾機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。特大型系列冷輾機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2，已開發(fā)出250型、減功率的230型特大型冷輾機(jī)，正在開發(fā)的320型和500型為在研制的大型冷輾機(jī)，可用于鐵路、軋機(jī)等大型、特大型軸承套圈的冷輾加工。

表1 D56K系列中小型、大型冷輾機(jī)參數(shù)

表2 D56K系列特大型冷輾機(jī)參數(shù)

2 D56K系列冷輾機(jī)的特點(diǎn)

以使用最廣泛的中小型和大型冷輾機(jī)為例對(duì)D56K系列冷輾機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。冷輾機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，其進(jìn)給系統(tǒng)采用了大功率交流伺服進(jìn)給系統(tǒng)，由伺服電動(dòng)機(jī)-減速機(jī)-滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑塊進(jìn)給并施加輾壓力；電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制；工件尺寸主動(dòng)測(cè)量和滑塊位置反饋均采用光柵尺作為傳感器；液壓控制托輥機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏，可實(shí)現(xiàn)精密控制；機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)為單軸閉環(huán)伺服系統(tǒng)并采用主動(dòng)測(cè)量技術(shù)，產(chǎn)品尺寸控制精度高，通過(guò)觸摸屏可以快捷地進(jìn)行加工參數(shù)設(shè)定，易于操作，且具有完善的安全保護(hù)功能和故障診斷功能。與國(guó)產(chǎn)第一代冷輾機(jī)相比，D56K系列冷輾機(jī)有以下主要技術(shù)特點(diǎn)：

1—輾壓輪；2—套圈；3—芯輥；4—支承輪；5—測(cè)量光柵尺；6—測(cè)量裝置；7—主滑塊；8—主進(jìn)給減速機(jī)；9—伺服電動(dòng)機(jī)；10—滑塊位置光柵尺；11—托輥；12—托輥位置控制裝置圖2 D56K系列冷輾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

(1)機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。底座采用鑄造件，穩(wěn)定性好；床身采用對(duì)稱框架式布局，墻板采用高標(biāo)號(hào)球墨鑄鐵并加厚，空間加大，剛性增強(qiáng)；采用半封閉防護(hù)罩，散熱性好，便于操作人員接近。

(2)基礎(chǔ)部件性能大幅度提升。機(jī)床導(dǎo)軌采用十字交叉滾子導(dǎo)軌，機(jī)械手和測(cè)量都采用了直線導(dǎo)軌，使得其精度提高，使用壽命延長(zhǎng)；主軸經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其剛性增強(qiáng)；軸承全部采用高等級(jí)密封件，使用壽命得到延長(zhǎng)。

(3)低能耗油路設(shè)計(jì)。獨(dú)立外掛式液壓站，采用變量泵，能耗極低，溫升小，噪聲低，輔助動(dòng)作所需時(shí)間縮短。

(4)輾壓輪使用壽命延長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)主軸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，擴(kuò)大了輾壓輪運(yùn)用直徑的范圍，使輾壓輪的修磨次數(shù)增加2～3次,輾壓輪使用壽命較以前提高約30%。

(5)支承輪采用模塊化設(shè)計(jì),根據(jù)不同工況選擇不同的支承輪單元。在加工大尺寸工件時(shí)，可使用剖分式支承輪；加工內(nèi)圈時(shí)，可采用一體式支承輪單元，以延長(zhǎng)芯輥壽命。支承輪設(shè)有定位裝置，更換迅速。

(6)全新的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)。伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與精密減速機(jī)連接，電動(dòng)機(jī)使用壽命更長(zhǎng)，傳動(dòng)更平穩(wěn)，使用更可靠。

(7)電控系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)，安全性與可靠性提高。機(jī)床原點(diǎn)采用外置式高精度開關(guān)，避免更換光柵尺時(shí)引起原點(diǎn)丟失；加工參數(shù)通過(guò)人機(jī)界面輸入，操作便利。

(8)標(biāo)準(zhǔn)化程度高。D56K系列冷輾機(jī)為統(tǒng)一設(shè)計(jì)的機(jī)型，標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，通用性強(qiáng)，使用維護(hù)便利。

表3給出了D56K系列冷輾機(jī)中D56K100冷輾機(jī)與國(guó)產(chǎn)第一代100冷輾機(jī)的具體特征對(duì)比。

表3 冷輾機(jī)具體特征對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)冷輾技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和使用經(jīng)驗(yàn)的積累，冷輾機(jī)的發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方面：

(1)繼續(xù)完善冷輾機(jī)技術(shù)，以提高冷輾精度，優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)，增加機(jī)床剛性，降低熱變形。采用高等級(jí)控制器和傳感器，改進(jìn)其控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冷輾過(guò)程的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2)繼續(xù)提高中、小型冷輾機(jī)自動(dòng)化程度和可靠性，與自動(dòng)車床組成連線，實(shí)現(xiàn)套圈的大規(guī)模、自動(dòng)化生產(chǎn)。

(3)進(jìn)一步提高特大型冷輾機(jī)的性能，降低其成本，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。