關(guān)節(jié)軸承車球面專用機床探究

鄭慶順

摘要：關(guān)節(jié)軸承主要是由一個有外球面的內(nèi)圈和一個有內(nèi)球面的外圈特殊結(jié)構(gòu)的滑動軸承，能承受較大的負(fù)荷，廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設(shè)備、汽車減震器、水利機械等行業(yè)。文章從車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理、車外球面專用機床主要部件的設(shè)計、關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計等幾個方面介紹關(guān)節(jié)軸承車球面專用機床的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：專用機床設(shè)計制作；車球面；關(guān)節(jié)軸承

中圖分類號：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產(chǎn)關(guān)節(jié)軸承，其中關(guān)節(jié)軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機進(jìn)行設(shè)計。專機設(shè)計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產(chǎn)生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓(xùn)時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩(wěn)定，與成形刀刃磨好壞很大關(guān)系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產(chǎn)生變形大，加工出的工件易產(chǎn)生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設(shè)計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進(jìn)行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設(shè)計改裝后車外球面專機設(shè)備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結(jié)構(gòu)介紹一下工作循環(huán)（圖1設(shè)備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進(jìn)，碰到死撞開關(guān)后，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始工進(jìn)，推動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件（3）的球心旋轉(zhuǎn)，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切削，切削工件形成球面，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）到達(dá)終點后，碰到行程開關(guān)的觸點，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現(xiàn)讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關(guān)上的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始快退，帶動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件的球心快速旋轉(zhuǎn)到起始點，碰到另一個行程開關(guān)的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）停止動作。實現(xiàn)一個工作循環(huán)。

2 車外球面專用機床主要部件的設(shè)計

2.1 中間擺動式推進(jìn)油缸選定

需根據(jù)中間擺動式推進(jìn)油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關(guān)節(jié)軸承的行程需要，同時又考慮結(jié)構(gòu)太大會產(chǎn)生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進(jìn)給力。

2.2 液壓油路的改裝設(shè)計

在油路設(shè)計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統(tǒng)，將原控制前拖板往復(fù)運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉(zhuǎn)盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計

3.1 進(jìn)刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內(nèi)球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內(nèi)球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉(zhuǎn)盤的中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉(zhuǎn)90度，從圖1關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專用機床設(shè)備簡圖可以看出，內(nèi)圈車外球面專用機床中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內(nèi)球面中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉(zhuǎn)90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內(nèi)球面專機車削內(nèi)孔的內(nèi)球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設(shè)計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內(nèi)球面。

4 使用效果

我公司已先后設(shè)計制作3臺關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機，2臺關(guān)節(jié)軸承外圈車內(nèi)球面專機，設(shè)計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩(wěn)定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達(dá)6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節(jié)約大量刀具，可節(jié)約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經(jīng)濟效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學(xué)分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節(jié)能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.

摘要：關(guān)節(jié)軸承主要是由一個有外球面的內(nèi)圈和一個有內(nèi)球面的外圈特殊結(jié)構(gòu)的滑動軸承，能承受較大的負(fù)荷，廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設(shè)備、汽車減震器、水利機械等行業(yè)。文章從車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理、車外球面專用機床主要部件的設(shè)計、關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計等幾個方面介紹關(guān)節(jié)軸承車球面專用機床的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：專用機床設(shè)計制作；車球面；關(guān)節(jié)軸承

中圖分類號：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產(chǎn)關(guān)節(jié)軸承，其中關(guān)節(jié)軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機進(jìn)行設(shè)計。專機設(shè)計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產(chǎn)生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓(xùn)時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩(wěn)定，與成形刀刃磨好壞很大關(guān)系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產(chǎn)生變形大，加工出的工件易產(chǎn)生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設(shè)計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進(jìn)行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設(shè)計改裝后車外球面專機設(shè)備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結(jié)構(gòu)介紹一下工作循環(huán)（圖1設(shè)備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進(jìn)，碰到死撞開關(guān)后，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始工進(jìn)，推動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件（3）的球心旋轉(zhuǎn)，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切削，切削工件形成球面，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）到達(dá)終點后，碰到行程開關(guān)的觸點，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現(xiàn)讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關(guān)上的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始快退，帶動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件的球心快速旋轉(zhuǎn)到起始點，碰到另一個行程開關(guān)的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）停止動作。實現(xiàn)一個工作循環(huán)。

2 車外球面專用機床主要部件的設(shè)計

2.1 中間擺動式推進(jìn)油缸選定

需根據(jù)中間擺動式推進(jìn)油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關(guān)節(jié)軸承的行程需要，同時又考慮結(jié)構(gòu)太大會產(chǎn)生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進(jìn)給力。

2.2 液壓油路的改裝設(shè)計

在油路設(shè)計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統(tǒng)，將原控制前拖板往復(fù)運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉(zhuǎn)盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計

3.1 進(jìn)刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內(nèi)球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內(nèi)球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉(zhuǎn)盤的中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉(zhuǎn)90度，從圖1關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專用機床設(shè)備簡圖可以看出，內(nèi)圈車外球面專用機床中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內(nèi)球面中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉(zhuǎn)90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內(nèi)球面專機車削內(nèi)孔的內(nèi)球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設(shè)計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內(nèi)球面。

4 使用效果

我公司已先后設(shè)計制作3臺關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機，2臺關(guān)節(jié)軸承外圈車內(nèi)球面專機，設(shè)計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩(wěn)定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達(dá)6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節(jié)約大量刀具，可節(jié)約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經(jīng)濟效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學(xué)分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節(jié)能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.

摘要：關(guān)節(jié)軸承主要是由一個有外球面的內(nèi)圈和一個有內(nèi)球面的外圈特殊結(jié)構(gòu)的滑動軸承，能承受較大的負(fù)荷，廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設(shè)備、汽車減震器、水利機械等行業(yè)。文章從車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理、車外球面專用機床主要部件的設(shè)計、關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計等幾個方面介紹關(guān)節(jié)軸承車球面專用機床的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：專用機床設(shè)計制作；車球面；關(guān)節(jié)軸承

中圖分類號：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產(chǎn)關(guān)節(jié)軸承，其中關(guān)節(jié)軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機進(jìn)行設(shè)計。專機設(shè)計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產(chǎn)生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓(xùn)時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩(wěn)定，與成形刀刃磨好壞很大關(guān)系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產(chǎn)生變形大，加工出的工件易產(chǎn)生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設(shè)計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結(jié)構(gòu)原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進(jìn)行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設(shè)計改裝后車外球面專機設(shè)備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結(jié)構(gòu)介紹一下工作循環(huán)（圖1設(shè)備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進(jìn)，碰到死撞開關(guān)后，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始工進(jìn)，推動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件（3）的球心旋轉(zhuǎn)，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切削，切削工件形成球面，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）到達(dá)終點后，碰到行程開關(guān)的觸點，回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現(xiàn)讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關(guān)上的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）開始快退，帶動回轉(zhuǎn)盤機構(gòu)（4）繞著工件的球心快速旋轉(zhuǎn)到起始點，碰到另一個行程開關(guān)的觸點，中間擺動式推進(jìn)油缸（5）停止動作。實現(xiàn)一個工作循環(huán)。

2 車外球面專用機床主要部件的設(shè)計

2.1 中間擺動式推進(jìn)油缸選定

需根據(jù)中間擺動式推進(jìn)油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關(guān)節(jié)軸承的行程需要，同時又考慮結(jié)構(gòu)太大會產(chǎn)生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進(jìn)給力。

2.2 液壓油路的改裝設(shè)計

在油路設(shè)計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統(tǒng)，將原控制前拖板往復(fù)運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉(zhuǎn)盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關(guān)節(jié)軸承車內(nèi)球面專機設(shè)計

3.1 進(jìn)刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內(nèi)球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內(nèi)球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉(zhuǎn)盤的中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉(zhuǎn)90度，從圖1關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專用機床設(shè)備簡圖可以看出，內(nèi)圈車外球面專用機床中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內(nèi)球面中間擺動式推進(jìn)油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉(zhuǎn)90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內(nèi)球面專機車削內(nèi)孔的內(nèi)球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設(shè)計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內(nèi)球面。

4 使用效果

我公司已先后設(shè)計制作3臺關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈車外球面專機，2臺關(guān)節(jié)軸承外圈車內(nèi)球面專機，設(shè)計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩(wěn)定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達(dá)6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節(jié)約大量刀具，可節(jié)約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經(jīng)濟效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學(xué)分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節(jié)能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.