CN101646526A - 轴承套圈的磨削机床 - Google Patents

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CN101646526A CN200780048482A CN200780048482A CN101646526A CN 101646526 A CN101646526 A CN 101646526A CN 200780048482 A CN200780048482 A CN 200780048482A CN 200780048482 A CN200780048482 A CN 200780048482A CN 101646526 A CN101646526 A CN 101646526A
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Abstract

轴承套圈的磨削机床包括一磨削单元，其被设置用来满足加工质量，保证公差在微米级之内，并具有减小的磨削循环时间。为此，该磨削单元(13)包括一固定板(13a)，加载装置(14c)和一滑动板架(20)被水平安装在双箭头A的方向上。滑动板架(20)的一止动件(21)在加载装置(14c)内夹持贴靠在底板(13a)上和保持在两侧滑槽之间的下套圈(100)。固定板(13a)具有旋转主轴(22)的一通道开口，该主轴配有一可磁化套筒(23)，用于在磨削过程中支撑一套圈(23)以及可调节的两支靠挡块(24、25)，用于在所述套筒(23)上自动定位旋转套圈。首先，滑动板架(20)能通过磁性传输带(14b)，开通朝向旋转主轴(22)的磁化套筒(23)的一待磨削轴承套圈(100)的通道，其次，其在套圈加工过程中能令套圈(100)保持支靠在两挡块(24、25)上，再次，其能把已磨削的套圈(100)从支靠位置转向自动卸载装置(15)。

Description

轴承套圈的磨削机床
技术领域
[01]本发明涉及轴承套圈的一磨削机床，其包括一机架、一自动进给装置、一磨削单元、已磨削轴承套圈的一自动卸载装置、一电气柜和一操控台，所述磨削单元包括：一旋转主轴，其配有用于在加工时支撑套圈的可磁化套筒，以及两可调节支承挡块，其用于把旋转套圈自动定位在所述套筒上。
背景技术
[02]或者为滚珠轴承或者为滚柱轴承的轴承套圈磨削机床，必须以完全自动的方式工作且因此通常专门用于完成此项功能。它们的设备符合相关轴承的尺寸且轴承的各个规格对应于一定的设备。轴承套圈磨削所需的决定性参数是循环时间、加工精度和两次连续切削之间的磨削砂轮持续时间。
[03]对于该已知类型的磨床，循环时间通常约为7至9秒。公差约为3.5至5微米且磨削砂轮必须在加工六至十二个套圈后有规律地进行切削(taillage)，尤其当磨削外部套圈时，砂轮必须很小，因为在操作时砂轮必须回到套圈内部且砂轮直径小于外部套圈的内直径。然而，当前汽车工业和家电工业中所使用的约50％到80％的轴承具有的直径介于40mm和80mm或90mm之间。因此，大部分外部套圈的磨削砂轮具有的直径介于30mm和70mm之间。
[04]为了增加该类型磨床的生产率，唯一有效的方式在于通过显著作用于实际加工持续时间、还有套圈的装载时间和所加工零件的排出时间、以及砂轮两次磨削之间间隔时间长度，减少循环时间。执行该步骤时必须重视成品质量，即保证公差符合使用者的需求。
[05]已经注意到，已知的机床似乎已经达到其极限。循环时间维持在7.5秒以上且减少该时间的所有措施都有损于产品质量，且产品质量必须经由单独控制，在该单独控制中去除次品，即去除超出预定公差的产品。砂轮的磨损十分迅速，且在某些情况下，对减少循环时间进行研究会产生零件移动速度的增加，这会导致待加工零件和加工砂轮进行太过突然的接触，从而形成过早的磨损，甚至该砂轮的损坏。
[06]通过公开文本EP0131366，已知用于磨削环形零件，例如滚珠轴承滚道的内直径的一磨床。在该磨床内，待磨削零件被保持就位在连接于活动夹具头部上的一磁性芯轴上。此外，砂轮相对于待加工零件被连接在一活动砂轮支架上。这是该机床和本发明的机床之间唯一的共同点。
[07]专利US 5 148 638还涉及用于滚珠轴承滚道的一磨削机床，其包括多个磨削台和用于令套圈向这些台行进的一加载装置。套圈被定位在活动运输杆的圆柱座槽内，用于把被定位的零件引向磨削工具的前方。
[08]日本专利摘要JP05004143描述了一待加工零件的磁性固定装置，且出版物数据库XP-002453046的目的在于提出用于轴承套圈的磨床加载装置，其中，零件被定位在一磁性支架上。
发明内容
[09]本发明提出的轴承套圈的磨削机床比已有技术公知的磨削机床性能更好，其具有尚无匹敌的循环时间，并提供能保证公差在微米级以内的加工质量，且其能在加工砂轮的连续两次磨削之间对六十和七十个之间的套圈进行磨削。
[10]例如上文描述的按照本发明的磨削机床可达到该目的，且其特征在于，所述进给装置包括：待磨削轴承套圈的一磁性携持表面，其被设置在所述可磁化套筒的平面内；以及一滑动板架，其被设置用于在第一时间移开，让一待磨削轴承套圈朝向所述旋转主轴的磁化套筒行进，用于在第二时间在套圈加工过程中令所述套圈保持支靠在所述两挡块上，并用于在第三时间，把已磨削的套圈从支靠所述挡块的位置运送至所述自动卸载装置。
[11]更优地，待磨削轴承套圈的磁性携持表面是位于一磁场内的传输带。
[12]按照其它实施方式，所述传输带是一磁性带或一可磁化带。
[13]按照本发明的磨削机床的一优选实施方式，所述滑动板架支撑一止动件，该止动件被设置用于在前一轴承套圈的磨削过程中，把一待磨削轴承套圈保持在加载装置中。
[14]更好地，所述止动件被设置用于释放让在所述加载装置中的处于等待状态的轴承套圈朝向所述两支靠挡块行进的通道。
[15]优选地，位置可调节的所述两支靠挡块与所述滑动板架相连。
[16]以优选的方式，所述滑动板架包括一底座，一支架被安装在该底座上，所述两支靠挡块被固定在该支架上，该支架被安装在两弹性臂上，所述两弹性臂构成一可变形的弹性平行四边形的两侧边。
[17]所述滑动板架还包括一液压气动缓冲器，该液压气动缓冲器被设置用来与所述支架及所述支架的弹性臂相配合，从而缓冲待磨削轴承套圈和磨削砂轮的相对移动。
[18]所述气动缓冲器通过一支架被安装在所述滑动板架的底座上。
[19]在优选的实施方式中，所述的用于卸载已磨削的轴承套圈的卸载装置包括：一活动板架，一圆柱形箱盒被安装在该活动板架上，一磁场发生器被安装在所述箱盒内部，该箱盒通过至少一第一锁闭盘被锁闭，该第一锁闭盘被安装在一滑动的轴向杆上，所述轴向杆穿过所述圆柱形箱盒；和一固定挡块，其用于与所述杆相配合，从而卸载已磨削的轴承套圈。
[20]所述磁场发生器包括至少一永久磁铁，所述至少一永久磁铁挨靠所述锁闭盘的内表面设置。
[21]以更优的方式，穿过所述圆柱形箱盒的所述滑动的轴向杆被轴向地安装在该圆柱形箱盒内，从而自由地滑动，且所述锁闭盘与所述滑动的轴向杆的端部相连，且所述锁闭盘被设置用于：当所述滑动的轴向杆挡靠所述固定挡块时，所述锁闭盘与所述圆柱形箱盒脱离。
[22]所述锁闭盘由非磁性材料制成。
[23]所述滑动板架带有一气动测量探头，用于测量待磨削轴承套圈的外直径。
[24]当按照本发明的磨削机床的所述磨削单元被设置用来磨削外轴承套圈，所述磨削单元包括直径小于该套圈内直径的一砂轮，该砂轮被设置用来至少在该套圈装载、加工和卸载循环的一部分过程中，与待磨削的外轴承套圈同时发生移动。
[25]当按照本发明的磨削机床的所述磨削单元被设置用来磨削内轴承套圈，且其包括直径大于该套圈外直径的一砂轮，该砂轮被设置用来至少在该套圈装载、加工和卸载循环的一部分过程中，与待磨削的内轴承套圈同时发生移动。
附图说明
[26]阅读参考以举例和非局限性方式给出的附图对本发明的磨削机床一优选的实施方式进行详细描述后，本发明及其优点将更好地体现，其中：
[27]图1A和1B是示出按照本发明的轴承套圈的磨削机床的立体图，图1B是图1A一部分的细节图，
[28]图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H示出处于相继的工作阶段的按照本发明的磨削机床，
[29]图3A、3B和3C示出处于三个相继的运行阶段中的卸载装置，且
[30]图4示出按照本发明的机床的磨削单元的滑动板架的一部分的立体图。
具体实施方式
[31]参考图1A和1B，所示的磨削机床10包括：一机架11，其含有一下部11a和一上部11b；一电气柜12；一磨削单元13，其被安装在机架11的上部11b内的板上，且被连接在待磨削轴承套圈的一自动进给装置14上；图3A至3C所示的已磨削的套圈的一自动卸载装置15；以及一操控台16，其被固定在一活动臂16a上，且具有一显示屏和一键盘。优选地，机架11的上部11b装有玻璃，且允许进出磨削单元13。电气柜12包括所有用于机器的供电和操控的电组件。由机架下部11a限定的空间包括零件加工过程中所需的液压元件和润滑装置。根据待磨削套圈是轴承的内套圈或外套圈，磨削单元13在各个不同机床上是不同的。由于本发明的设计旨在实现一专用的机床，即需完全适用于待加工产品，从而使其具有最大生产率，因此对于统一类型的轴承，可以对内套圈磨削机床和外套圈磨削机床进行区分。然而，为了简化安装且降低机床成本，两类机床最大程度的保留了共同组件，尤其是机架、电气柜、液压组件和润滑装置，以及套圈进给器和已磨削的套圈的排出装置。磨削单元本身将最大程度地包括相同的组件，但某些组件将必须有所区别，因为其必须满足分别对应于轴承内套圈和轴承外套圈的特殊功能。
[32]自动进给装置14包括用于把轴承套圈从存放单元(未示出)引向磨削单元13的传输装置14a。该传输装置14a主要包括呈输送带14b实施方式的一磁性携持表面，其包括一基本为线性的区段以及设置在线性区段延长线上的沿约90°角弯曲的区段。接收轴承套圈100的一加载装置14c位于弯曲区段的下方并位于在其延长线上，在所描述和示出的示例中，该轴承套圈是轴承的外套圈。所述加载装置14c包括一个底板和两个侧滑槽，如以下所述，该滑槽夹持叠置的套圈且经由重力向下滑动。所述传输带14b位于磁场内且本身为磁性或可磁化，从而令待加工的套圈通过磁效应被保持在其表面。该磁场例如由安装在传输带下方的一个或多个永久磁铁台架(rampe)产生。其还可以涉及电磁铁，启动该电磁铁，从而可以令磁场的功率根据待处理零件材料的性质和组成进行调节。在所述情况下，套圈在加载装置内的下降源自重力。在其它实施方式中，下降可以由能令套圈在可磁化金属加载装置的底板上滑动的一销钉或连杆辅助。
[33]图1B上更详细所示的磨削单元13，包括一垂直固定板13a，加载装置14c和一滑动板架20被安装在所述固定板上，该滑动板架被设置用来在双箭头A的方向上水平移动。滑动板架20包括与滑动板架一起移动的一止动件21，该止动件的作用在于在加载装置14c内夹持贴靠在底板上和加载装置的两侧滑槽之间的下套圈100。固定板13a具有主轴22的一通道开口，该主轴被驱动旋转并支撑一可磁化套筒23，在磨削操作过程中，一套圈100被设置在所述套筒上。所述主轴为“无中心(centerless)”类型，即没有套圈的中心稳定性(tenue centrale)，当在位置可根据待磨削套圈直径调节的两支靠挡块24和25上进行加工时，其在支靠时自动定中心。待磨削套圈100被贴靠在主轴22的可磁化套筒23上且随之被驱动。当套圈100是如图所示的外套圈时，且当轴承的滚珠或滚柱的滚道位于内部时，在由支架27支撑的发动机驱动的一加工砂轮26在本身公知的三维移动下，被引导至套圈内部且与其内表面接触。当套圈100是内套圈时，且当轴承的滚珠或滚柱的滚道位于外部时，加工砂轮被引导与其外表面相接触。显然，在第一种情况下，砂轮的直径必须小于套圈的直径，且在第二种情况下，砂轮的直径可以大于套圈的直径，且因此，砂轮能不再过快磨损。
[34]图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H示出轴承套圈100的不同磨削阶段。
[35]图2A示出例如包含三个轴承套圈100的加载装置14C的前视图，此时各套圈不处于加工阶段，且认为机床处于启动阶段。
[36]图2B示出随后阶段，其中滑动板架20如箭头B所示向附图右侧移动，直到到达行程终点，并随之驱动止动件21。止动件21的移动释放了设置在加载装置14c下方且通过重力在滑动板架20上滑动的待磨削轴承套圈100。在套圈完成上述下降之后，滑动板架20立即在箭头C的方向上(图2C)向左移动，从而令两支靠挡块24和25被引导与待磨削轴承套圈100接触(图2D)。将注意到，两挡块被一大于90°的角角向间隔，从而在加工时作用于套圈内表面上的驱动力的合力使套圈保持支靠在挡块上。滑动板架沿箭头C的方向继续移动直到套圈100位于可磁化套筒23上，此时板架20抵达行程的终点(图2E)。
[37]正是在该时刻开始进行套圈100的磨削。进入套圈100内部空间的磨削砂轮与内壁进行接触。同时，一测量探头30，例如示意性示出的一气动测量管(buse de mesure pneumatique)，在加工过程中测量套圈100的外部标高(cote)，已知磨削深度根据套圈的外部标高而改变。在整个加工过程中，滑动板架20的位置保持稳定。仅有磨削砂轮的支架在加工过程中相对于套圈移动。
[38]在如图2F所示的以下阶段中，滑动板架20在箭头B的方向上再次移动，由此把止动件21拉向图右侧，且令下一个待磨削轴承套圈100得以下降。与此同时，磨削即将完成的轴承套圈100向自动卸载装置的方向被装载。当滑架20到达挡块(图2G)，已磨削的的轴承套圈100被自动卸载装置承载。当套圈已经被卸载(图2H)，滑动板架20可以在箭头C的方向上重新出发，从而通过支靠挡块24和25装载一新的轴承套圈100且被安装在可磁化套筒23上用以进行加工。
[39]从装载开始到卸载结束的完整循环持续约4.5秒，由于砂轮在套圈最终安装完成前开始进入套圈内部，这才具有可能。换言之，砂轮在其移动过程中伴随套圈移动，这既发生在加工前也发生在向卸载装置传递过程的操作之后。此外，使砂轮发生移动从而伴随套圈移动的事实，能允许砂轮和待加工的零件——在此处为轴承套圈100——发生缓和而非突然的接触，这会避免砂轮的损坏且保证缓慢而规律的磨损，从而延长砂轮两次切削之间的间隔。在这一意义上已经采取不同的补充措施。这些措施将在以下进行详细解释。
[40]如图3A，3B和3C部分所示的卸载装置15，其包括一活动滑架40，一圆柱形箱盒41被安装在该滑架上，一磁场发生器被安装在箱盒内，优选地，磁场由永久磁铁构成。该箱盒的前端可以被第一锁闭盘42a锁闭，该锁闭盘例如以在由永久磁铁产生的磁场作用下发生磁化的一铁磁材料制成，或者由非磁性材料制成，且由第二锁闭盘42b锁闭，其以非磁性材料制成，例如一合成材料，该第二锁闭盘被安装在穿过圆柱形箱盒41的滑动的轴向杆43上。在所示的示例中，永久磁铁是贴靠在第一锁闭盘42a内表面的磁性块(pastilles)42c，其产生足够的磁场，从而能把已磨削的轴承套圈100保持挨靠在第二盘42b的前表面。此外，卸载装置包括用于与杆43配合的一固定挡块44，用于卸载已磨削的套圈100。
[41]在卸载的初始阶段，活动滑架40处于图3A所示的突出位置。第二盘42b与第一盘42a并排设置，从而通过磁吸力令已磨削的套圈100固定保持在该磁盘表面上。在如图3B所示的以下阶段，活动滑架40在箭头M的方向上退后并驱动箱盒41，直到杆43的端部与固定挡块44相接触。在如图3C所示的以下阶段，活动滑架40继续在箭头M的方向上后退并驱动箱盒41。然而，杆43被固定挡块44所止动，由此把盘42b相对地推至盘42a上。当盘42b离开盘42a，在由盘42b支承的已磨削的套圈100和由盘42a构成的磁场源之间创造出一增加的空间，直到磁吸力对于保持套圈太过于微弱为止。在此时，套圈降落到一接收组件上，例如一排出滑道或一传输带45上，如图3A，3B和3C所示。完成排出后，活动滑架40回到如图3A所示的初始位置。
[42]图4更详细地示出滑动板架20的一部分，该部分包括固定在滑动板架20的滑槽上且支撑一支架51的一底座50，用于在磨削操作过程中支撑轴承套圈100的两固定挡块24和25被固定在该支架上，以及分别被连接在该挡块上，分别为24a和25b的位置调节机构。支架51被安装在两弹性臂52和53上，所述两弹性臂52和53构成可变形弹性平行四边形的两侧边，从而缓冲组件迅速移动可能导致的冲击。此外，同样为了缓冲可能的冲击，底座50支撑基本垂直的一支架54，一气动缓冲器55被水平地安装在该支架上。与滑动板架20连接的第二固定支架56，支撑作用于弹性臂52的预应力调节挡块57。借助该弹性臂能令砂轮与待加工零件发生快速接触，所述接触将引起弹性臂52和53的变形，从而减缓接触发生时的冲击。在磨削过程中，待去除的材料厚度约为0.10mm到0.15mm。砂轮会去除该材料，直到弹性臂52和53回到初始位置为止。因此，在加工过程中，砂轮在零件上的压力基本保持不变，且加工的终止对应于弹性臂的弹簧效应所导致的应力消失的时刻。
[43]支架51支撑气动测量探头，该探头在磨削过程和结束时能无需接触即测量轴承套圈100的外直径，并把其有效直径与一基准零件相比较。该测量探头还能在加工循环过程中测量砂轮的磨损情况，且如有必要，为砂轮的下次切削而修补该磨损。其具有的优点在于能进行无需接触的测量，因此无冲击的风险，且具有很高的精确度与安全度。
[44]通过本发明的机床达到所期望的目的。磨削循环的减小与加工砂轮和待加工零件的运动学(cinématique)相关，得益于机床的构造，该运动学关系成为可能。另一方面，得益于在加工过程中对套圈，以及在循环过程和结束时对加工砂轮的持续控制和测量，可以得到磨削的精度。对循环时间减小具有的重要贡献来自于待加工零件的自动加载装置和已磨削的零件的自动卸载装置。构造和运行的简单性能用于实现一紧凑、易调节和可靠的机床。

Claims (18)

1.轴承套圈(100)的磨削机床(10)，其包括一机架(11)、一自动进给装置(14)、一磨削单元(13)、已磨削的轴承套圈的一自动卸载装置(15)、一电气柜(12)和一操控台(16)，所述磨削单元(13)包括：一旋转主轴(22)，其配有一可磁化套筒(23)，用于在加工时支撑一套圈；以及两可调节支承挡块(24、25)，其用于把所述呈旋转状态的套圈自动定位在所述套筒(23)上，
其特征在于，所述进给装置(14)包括：待磨削轴承套圈的一磁性携持表面，其被设置在所述可磁化套筒(23)的平面内；以及一滑动板架(20)，其被设置用于在第一时间移开，让一待磨削轴承套圈(100)朝向所述旋转主轴(22)的磁化套筒(23)行进，用于在第二时间在套圈加工过程中令所述套圈(100)保持支靠在所述两挡块(24、25)上，并用于在第三时间，把已磨削的套圈(100)从支靠所述挡块(24、25)的位置运送至所述自动卸载装置(15)。
2.按照权利要求1所述的磨削机床，其特征在于，待磨削轴承套圈的磁性携持表面是位于一磁场内的传输带(14b)。
3.按照权利要求2所述的磨削机床，其特征在于，所述传输带(14b)是一磁性带。
4.按照权利要求2所述的磨削机床，其特征在于，所述传输带(14b)是一可磁化带。
5.按照权利要求1所述的磨削机床，其特征在于，所述滑动板架(20)支撑一止动件(21)，该止动件被设置用于在前一轴承套圈(100)的磨削过程中，把一待磨削轴承套圈(100)保持在加载装置(14c)中。
6.按照权利要求5所述的磨削机床，其特征在于，所述止动件(21)被设置用于释放让在所述加载装置(14c)中的处于等待状态的轴承套圈(100)朝向所述两支靠挡块(24、25)行进的通道。
7.按照权利要求6所述的磨削机床，其特征在于，位置可调节的所述两支靠挡块(24、25)与所述滑动板架(20)相连。
8.按照权利要求1所述的磨削机床，其特征在于，所述滑动板架(20)包括一底座(50)，一支架(51)被安装在该底座上，所述两支靠挡块(24、25)被固定在该支架上，该支架(51)被安装在两弹性臂(52、53)上，所述两弹性臂(52、53)构成一可变形的弹性平行四边形的两侧边。
9.按照权利要求8所述的磨削机床，其特征在于，所述滑动板架(20)还包括一液压气动缓冲器(55)，该液压气动缓冲器(55)被设置用来与所述支架(51)及所述支架(51)的弹性臂(52、53)相配合，从而缓冲待磨削轴承套圈(100)和磨削砂轮(26)的相对移动。
10.按照权利要求9所述的磨削机床，其特征在于，所述气动缓冲器通过一支架(54)被安装在所述滑动板架(20)的底座(50)上。
11.按照权利要求1所述的磨削机床，其特征在于，所述的用于卸载已磨削的轴承套圈(100)的卸载装置(15)包括：一活动板架(40)，一圆柱形箱盒(41)被安装在该活动板架(40)上，一磁场发生器被安装在所述箱盒内部，该箱盒通过至少一第一锁闭盘(42a、42b)被锁闭，该第一锁闭盘被安装在一滑动的轴向杆(43)上，所述轴向杆(43)穿过所述圆柱形箱盒(41)；和一固定挡块(44)，其用于与所述杆(43)相配合，从而卸载已磨削的轴承套圈(100)。
12.按照权利要求11所述的磨削机床，其特征在于，所述磁场发生器包括至少一永久磁铁，所述至少一永久磁铁挨靠所述锁闭盘(42a)的内表面设置。
13.按照权利要求11所述的磨削机床，其特征在于，穿过所述圆柱形箱盒(41)的所述滑动的轴向杆(43)被轴向地安装在该圆柱形箱盒内，从而自由地滑动。
14.按照权利要求11所述的磨削机床，其特征在于，所述锁闭盘(42a、42b)与所述滑动的轴向杆(43)的端部相连，且所述锁闭盘(42a、42b)被设置用于：当所述滑动的轴向杆(43)挡靠所述固定挡块(44)时，所述锁闭盘(42a、42b)与所述圆柱形箱盒(41)脱离。
15.按照权利要求11所述的磨削机床，其特征在于，所述锁闭盘(42a、42b)由非磁性材料制成。
16.按照权利要求1所述的轴承套圈的磨削机床，其特征在于，所述滑动板架(20)带有一气动测量探头(30)，用于测量待磨削轴承套圈(100)的外直径。
17.按照上述权利要求任一项所述的磨削机床，其特征在于，所述磨削单元(13)被设置用来磨削外轴承套圈(100)，所述磨削单元(13)包括直径小于该套圈内直径的一砂轮(26)，该砂轮被设置用来至少在该套圈装载、加工和卸载循环的一部分过程中，与待磨削的外轴承套圈同时发生移动。
18.按照上述权利要求任一项所述的磨削机床，其特征在于，所述磨削单元(13)被设置用来磨削内轴承套圈(100)，且其包括直径大于该套圈外直径的一砂轮，该砂轮被设置用来至少在该套圈装载、加工和卸载循环的一部分过程中，与待磨削的内轴承套圈同时发生移动。
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