C T機(jī)軸承超精研裝置的研究與應(yīng)用

劉靜， 王媛媛， 李煒

（1.洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，河南 洛陽(yáng)471039；2.中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

0 引言

CT機(jī)軸承屬于特大型轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，主要應(yīng)用于固定的CT機(jī)架和旋轉(zhuǎn)掃描部分之間的聯(lián)接部位，是CT機(jī)旋轉(zhuǎn)掃描部分的關(guān)鍵部件，需滿(mǎn)足高精度、低噪聲、高壽命、高可靠性的要求。因此軸承的加工工藝就顯得尤為重要。目前采取的工藝基本上是粗車(chē)→熱處理→表面淬火→精車(chē)→精磨。精磨后，軸承精度已有大幅提高，但仍無(wú)法滿(mǎn)足較高表面質(zhì)量的要求。國(guó)外軸承制造已在終加工工序中加入了超精研工序，國(guó)外軸承裝備制造企業(yè)也將超精研設(shè)備的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)瞄準(zhǔn)我國(guó)市場(chǎng)。為提高我公司軸承產(chǎn)品的精度，加大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)軸承滾道、溝道的超精研技術(shù)的研究已是當(dāng)務(wù)之急。

1 產(chǎn)品特性

圖1為CT機(jī)4點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承外套的示意圖，其中：φD為套圈外徑；φd為套圈內(nèi)徑；R為溝道半徑；弧面處為超精研區(qū)域。圖2為CT機(jī)雙列角接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承外套的示意圖，其中：φD為套圈外徑；φd為套圈內(nèi)徑；R為溝道半徑；弧面處為超精研區(qū)域。

2 方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目是針對(duì)CT機(jī)軸承內(nèi)外套超精研工序而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用超精研裝置，整機(jī)效果如圖3所示。

該裝置利用我公司舊設(shè)備特大型套圈拋光機(jī)改制而成，對(duì)床身1及主軸箱2進(jìn)行精度修復(fù)，更換卡盤(pán)和夾緊方式；增加氣動(dòng)裝置；增加冷卻裝置；增加獨(dú)立電氣電控裝置；增加防護(hù)罩。

床身1上安裝有主軸箱2及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5，加工工件隨卡盤(pán)安裝在主軸箱2上，由電機(jī)經(jīng)皮帶帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5上裝有絲杠絲母，帶動(dòng)振蕩機(jī)構(gòu)4沿導(dǎo)軌做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，振蕩機(jī)構(gòu)4到位后，鎖死壓塊。

3 超精研機(jī)理探討

超精研加工是采用細(xì)粒度磨粒的油石在一定的壓力下作短行程的往復(fù)振動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)著的工件表面進(jìn)行微量磨削的一種光整加工方法。其目的是在保證工件加工精度的前提下，降低工件的表面粗糙度。油石的擺動(dòng)頻率、擺動(dòng)幅度、工件速度、油石壓力、油石粒度、油石硬度及切削液的使用均與超精研的效果都有著密切的關(guān)系。

圖1 CT機(jī)4點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承外套結(jié)構(gòu)圖

圖2 CT機(jī)雙列角接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承外套結(jié)構(gòu)圖

圖3 CT機(jī)軸承超精研裝置效果圖

振蕩機(jī)構(gòu)一般有偏心式、往復(fù)活塞式、球搖桿式、超聲波振動(dòng)式等幾種。參照往復(fù)活塞式振蕩機(jī)構(gòu)，利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠絲母運(yùn)動(dòng)取代活塞式運(yùn)動(dòng)，對(duì)油石采用固定振幅式振蕩機(jī)構(gòu)，根據(jù)振幅調(diào)整擺動(dòng)角度，同時(shí)給油石施加壓力，使油石工作面同溝道面貼合，使油石沿著溝道中心擺動(dòng)。這種裝置能實(shí)現(xiàn)高振幅、高頻率振蕩，其振動(dòng)導(dǎo)向采用滾珠導(dǎo)軌，使振動(dòng)穩(wěn)定性好。工件轉(zhuǎn)速由主軸電機(jī)控制，油石壓力由氣動(dòng)裝置控制，采取自動(dòng)補(bǔ)償方式加壓,利用可調(diào)彈簧、頂板去柔性?shī)A緊油石。油石粒度、油石硬度需根據(jù)工件材料選擇。

整個(gè)加工過(guò)程分粗超精研和精超精研兩步。通過(guò)改變工件轉(zhuǎn)速、油石壓力、油石擺動(dòng)頻率完成粗超精研和精超精研的轉(zhuǎn)換，過(guò)程自動(dòng)切換。油石的補(bǔ)償由氣缸加壓實(shí)現(xiàn)，當(dāng)油石用到其磨損極限時(shí)，可自動(dòng)發(fā)訊停機(jī)，此時(shí)需更換油石。這樣做的目的是減少停機(jī)次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。表1為超精研工藝參數(shù)。

表1 超精研工藝參數(shù)

4 動(dòng)作順序

手動(dòng)找正工件→手動(dòng)夾緊工件→啟動(dòng)開(kāi)關(guān)→水泵電機(jī)啟動(dòng)/伺服電機(jī)帶動(dòng)拖板到位→工件旋轉(zhuǎn)n1→油石夾跳進(jìn)CK1→油石加壓P1→伺服電機(jī)帶動(dòng)拖板往復(fù)V1→進(jìn)行粗研。

工件旋轉(zhuǎn)快V2/油石壓力低P2/拖板往復(fù)快V2→進(jìn)行超精研。

往復(fù)停止/油石停止加壓CK3→油石夾跳出CK2→工件停轉(zhuǎn)/伺服電機(jī)?！欧姍C(jī)帶動(dòng)拖板退到位。

油石用完CK4→更換油石。

在自動(dòng)運(yùn)行前，必須滿(mǎn)足以下條件：1）反復(fù)手動(dòng)試超精研正常；2）超精研液流量足夠且噴射到位；3）油石成形良好；4）“加工方式”處于“自動(dòng)”顯示位置；5）旋轉(zhuǎn)盤(pán)上有工件，且開(kāi)關(guān)點(diǎn)亮；6）各手動(dòng)開(kāi)關(guān)都處于原始位置。

5 應(yīng)用情況

針對(duì)CT機(jī)軸承的溝道超精研加工后，軸承的接觸點(diǎn)位置符合要求。超精研后，提高了其表面幾何形狀精度，粗糙度降低一級(jí)，滿(mǎn)足要求。超精研前在輪廓儀上的表面幾何形狀如圖4所示，超精研后在輪廓儀上的表面幾何形狀如圖5所示。

圖4 超精研前

圖5 超精研后

6 結(jié)語(yǔ)

本裝置經(jīng)過(guò)使用表明，對(duì)套圈超精研后表面粗糙度較超精研前降低一級(jí)。但仍有需改進(jìn)之處：

1）裝置為公司舊設(shè)備改制而成，受布局影響，只能設(shè)計(jì)成臥式結(jié)構(gòu)，必須采取動(dòng)平衡控制轉(zhuǎn)盤(pán)擺動(dòng)；

2）臥式結(jié)構(gòu)存在上下料不方便之處，在設(shè)計(jì)防護(hù)罩時(shí)，防護(hù)罩設(shè)計(jì)需有周詳考慮；

3）短行程的往復(fù)振動(dòng)屬新技術(shù)，程序設(shè)計(jì)上必須反復(fù)驗(yàn)證，選取合適參數(shù)。

［1］ 頓涌泉，吳鑫，王統(tǒng)建，等.滾動(dòng)軸承制造裝備［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］ 溫景波，周琳，謝興會(huì)，等.高速 CT 機(jī)主軸承［J］.軸承，2012（9）：9-11.

［3］ 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.