特大型軸承徑向孔數(shù)控鉆床的研制

劉丹丹，馬小軍，劉靜

（洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039）

目前，國內(nèi)特大型軸承套圈的溝道、齒面以及端面安裝孔的加工都有專用設(shè)備，而徑向油孔的加工采用普通鉆床或搖臂鉆床加工，人工分度劃線，再進(jìn)行二次裝夾，固定在工作臺(tái)上進(jìn)行孔加工，不僅分度、定位精度低，而且自動(dòng)化程度、加工精度、加工效率也較低。另外，該類機(jī)床沒有配備自動(dòng)排屑和防護(hù)裝置，不利于生產(chǎn)加工和環(huán)境保護(hù)。對(duì)于尺寸較大的特大型轉(zhuǎn)盤軸承，由于加工工藝相對(duì)復(fù)雜，工件裝夾困難，加工精度主要依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)，批量生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)效率低，加工成本較高。因此，設(shè)計(jì)研制了軸承徑向孔專用數(shù)控鉆床，其具有自動(dòng)找正、自動(dòng)夾緊功能，數(shù)控高速切削，自動(dòng)化程度高，加工精度和生產(chǎn)效率提高。

1 軸承徑向油孔的工藝分析

某型號(hào)軸承徑向油孔結(jié)構(gòu)如圖1所示，套圈材料為GCr15，材料硬度為61～65 HRC，油孔均布于軸承套圈外圓端面。油孔包括?20 mm的沉孔、M10的螺紋孔及?5 mm的底孔，要保證3個(gè)孔同軸，且其軸線需與滾動(dòng)體溝道的中心位置對(duì)齊。

圖1 軸承套圈油孔結(jié)構(gòu)示意圖

徑向油孔一般為套圈加工的最后一道工序，故采用套圈的下端面為定位面，在內(nèi)圈均布設(shè)置3個(gè)定位柱，限制套圈的周向位移，采用分度轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)油孔的徑向分度。根據(jù)軸承油孔的結(jié)構(gòu)，采用鉆螺紋孔，鉆沉頭孔，鉆注油底孔，最后攻絲的工藝。

2 特大型軸承徑向孔數(shù)控鉆床

特大型軸承徑向孔數(shù)控鉆床主要用于特大型轉(zhuǎn)盤軸承套圈徑向油孔的加工。主要工序?yàn)殂@孔和攻絲。機(jī)床為臥式結(jié)構(gòu)，手動(dòng)更換刀具；采用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分度；工件吊到工作臺(tái)面后，定位、夾緊一次完成；同一直徑的孔可實(shí)現(xiàn)一次加工完成；編程方便，操作簡(jiǎn)單。

2.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

特大型軸承徑向孔數(shù)控鉆床是具有水平直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)功能的軸承專用孔加工機(jī)床，如圖2所示，主要由床身部件、拖板部件、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和防護(hù)裝置等組成。床身固定在地基上并支承拖板和工作臺(tái)，由PLC控制拖板的進(jìn)給、主軸的切削和工作臺(tái)的分度。

圖2 機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.1.1 床身部件

床身采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造而成，與地基通過大量調(diào)整墊鐵連接，為了避免混凝土地基上的局部壓力過大，把機(jī)床和工件的重量平均分配在較寬的地基連接面上［1-2］。這種設(shè)計(jì)使床身能長(zhǎng)時(shí)間保持幾何精度而無需調(diào)整，即使在大載荷作用下也可使地基的變形減小到較低的值。

2.1.2 拖板部件

拖板的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通過伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在拖板和床身上的精密滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)。進(jìn)刀拖板采用滾柱直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，4個(gè)滑塊支承，滑塊安裝在拖板上，導(dǎo)軌安裝在床身上，確保傳動(dòng)平穩(wěn)可靠。主軸箱安裝在進(jìn)刀拖板上，通過伺服電動(dòng)機(jī)、減速器、滾珠絲杠完成進(jìn)刀傳動(dòng)。主軸安裝在主軸箱內(nèi)，帶動(dòng)刀具完成回轉(zhuǎn)鉆削運(yùn)動(dòng)。

2.1.3 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

工作轉(zhuǎn)臺(tái)采用數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，通過伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，最小分度單位為1°，分度精度為8″。工件放置在工作轉(zhuǎn)臺(tái)的3個(gè)過渡安裝板上。利用過渡板上的2個(gè)定位柱定位，液壓自動(dòng)頂緊工件。

2.1.4 液壓系統(tǒng)

機(jī)床液壓系統(tǒng)油箱的有效容積為100 L，系統(tǒng)工作壓力為14 MPa，配備有壓力表、液位液溫計(jì)等測(cè)控裝置。油路分3路，分別用于工件推料壓緊，主軸換刀時(shí)的松、拉刀以及轉(zhuǎn)臺(tái)的鎖緊。

2.1.5 電氣控制系統(tǒng)

機(jī)床的電氣控制部分采用PLC＋位控模塊控制，觸摸顯示屏。配備電柜專用空調(diào)，全封閉結(jié)構(gòu)，保證電氣元件和系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。電控柜和操作臺(tái)分離，操作臺(tái)同床身相連，并且能夠旋轉(zhuǎn)，便于操作。

2.1.6 冷卻及排屑系統(tǒng)

采用排屑和冷卻水箱一體的自動(dòng)鏈板式除屑輸送機(jī)。

2.1.7 防護(hù)裝置

由于鉆削加工切屑較多和冷卻乳化液壓力流量較大，機(jī)床防護(hù)罩采用半封閉式，上部敞開便于工件的起吊，可以有效防止鐵屑和冷卻液飛濺。

2.2 工作原理

機(jī)床加工順序如圖3所示，工件從防護(hù)圍欄上方吊入，放置于床身工作臺(tái)面上，2個(gè)定位柱定位，由液壓夾緊裝置固定；手動(dòng)裝入加工工序所需的第1把刀，拖板伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主軸部件沿直線導(dǎo)軌進(jìn)給，完成第1個(gè)孔的加工；主軸部件退回零點(diǎn)位，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照設(shè)定油孔數(shù)自動(dòng)分度，主軸部件進(jìn)給加工第2個(gè)孔；如此往復(fù)直到加工完第1道工序的孔；主軸退回?fù)Q刀位，手動(dòng)更換第2把刀，再進(jìn)行上述操作，直到完成所有加工工序；取下加工好的工件，主軸退回零點(diǎn)位。

圖3 機(jī)床加工順序圖

3 工藝對(duì)比

改進(jìn)前加工工藝需人工劃孔位線，完成1個(gè)孔的加工后需將工件拆下，調(diào)整至第2個(gè)孔加工位，重新定位、加工，直至完成所有孔的加工，然后拆下工件，手動(dòng)攻絲。加工效率和精度較低。采用軸承徑向孔專用數(shù)控鉆床，可提高加工過程的自動(dòng)化程度，生產(chǎn)效率、精度高，有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。