CN103639872B - 核电轴承内圈加工专用万能磨床 - Google Patents

核电轴承内圈加工专用万能磨床 Download PDF

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Abstract

核电轴承内圈加工专用万能磨床，包括机床底座、床身、液压系统、电控系统、伺服系统，还包括电主轴、主轴升降机构、工件轴、砂轮修整器、工件平移机构、支撑组件、机械手臂、磁极、砂轮、切削液循环系统、核电轴承内圈；电主轴与主轴升降机构均为两套，分别安装在工作平移机构上部，每套电主轴独立工作并通过主轴升降机构上下移动，电主轴下端部安装砂轮，电主轴带动砂轮旋转；本发明在保证加工精度的前提下，可以节省以往更换机械零件、调试加工寸法的时间，只需要更换磁极便可继续加工，能有效的提升加工效率。

Description

核电轴承内圈加工专用万能磨床
技术领域
本发明涉及一种磨床，特别涉及一种轴承加工专用磨床。
背景技术
数控磨床在加工核电轴承内圈过程中因为外圈型号和外形尺寸的变化需要更换一些特定的零部件来达到加工的目的，更换过程中需要有调试及试生产，过程复杂繁琐。
通常，现有数控磨床在开机加工第一个合格品的时候会进行轴承内圈定位更换更符合加工此外圈的设备或零件，根据操作工人对设备的理解程度不同，试生产过程中出现的废品率也会有一定的差异。
同时还出现如下问题：调整难度很大，由于数控磨床在更换设备、零件甚至机种时需要手动调整的部位多，繁琐复杂。调整时间很长，由于对加工人员经验要求很高，新手掌握时间会非常长，在此过程中，就需要非常多的时间去进行人机磨合。错误率高，因为加工人员的经验，能力不同，在判断是否调整好后的试验过程中，会造成加工工件的报废量增大。
发明内容
我公司针对目前生产的高精度核电轴承，特别设计了一种加工核电轴承内圈更方便更快捷的磨削机构，在保证加工精度的前提下，可以节省以往更换机械零件、调试加工寸法的时间，只需要更换磁极便可继续加工，能有效的提升加工效率。
本发明解决问题的技术方案，设计一种核电轴承内圈加工专用万能磨床，包括机床底座、床身、液压系统、电控系统、伺服系统，还包括电主轴、主轴升降机构、工件轴、砂轮修整器、工件平移机构、支撑组件、机械手臂、磁极、砂轮、切削液循环系统、核电轴承内圈；
电主轴与主轴升降机构均为两套，分别安装在工作平移机构上部，每套电主轴独立工作并通过主轴升降机构上下移动，电主轴下端部安装砂轮，电主轴带动砂轮旋转；
工件轴设置在工件平移机构上，由电机带动旋转；工件轴的上部安装磁极，磁极通电后在上部环状端面吸附待加工核电轴承内圈工件；核电轴承内圈工件的轴心与磁极的轴心有一定的偏心量;
所述的磁极包括磁极底座、工件支撑部、排屑孔、上部环状端面，排屑孔为-个，设置在工件支撑部的侧壁中部，磁极中心孔连接到工件轴；工件平移机构即操作台，在水平方向移动，带动工件到加工的相应位置；
所述的支撑组件包括：支撑头、外壳、联轴器、可调式螺杆推进器、推进器固定板、底座，底座固定在工件平移机构上，支撑头通过联轴器与可调式螺杆推进器连接，并且连接部分在外壳里，外壳的一端安装推进器固定板对可调式螺杆推进器进行限位；旋转可调式螺杆推进器，调整支撑头抵住待加工工件；
所述的砂轮修整器包括金刚石滚轮修整器、点式修整器，点式修整器包括直线修整器、圆弧修整器、斜线修整器；所述的金刚石滚轮修整器包括金刚石表层、金属骨盘、传动轴孔三个部分，金刚石表层外形按照核电轴承套圈结构及尺寸进行设计，工作时，形状及尺寸通过金刚石滚轮修整器→砂轮→核电轴承套圈三级传递；
所述的直线修整器包括金刚笔a、固定架，通过固定架将金刚笔a固定在工件平移机构上，砂轮上下移动完成直线修整；
所述的圆弧修整器包括金刚笔b、修整器摆臂、上限位器、下限位器，金刚笔b固定在修整器摆臂上，修整器摆臂接近上限位器和下限位器时，传感器会分别反馈回两个信号来控制液压缸的进油管和出油管中的液压油进出，从而使金刚笔b笔尖点按照设定的圆弧线大小往复摆动，实现圆弧修整；
所述的斜线修整器，将金刚笔固定在斜线修整器丝杠上左右移动，砂轮按照一定的速度比完成上下移动，修整出来的砂轮即为圆形梯台，这种砂轮用于对核电轴承套圈的斜坡面进行磨削加工；
所述的切削液循环系统：包括过滤部分、冷却部分、回用部分，过滤部分包括废液传输网、磁辊、滤水橡胶辊、刮板，残渣回收箱，废液经废液传输网滤水后进入到磁辊、滤水橡胶辊之间，滤水橡胶辊吸附废液中液体，磁辊将金属切削渣吸附，在转动过程中金属切削渣被刮板刮到下面的残渣回收箱中，过滤后的切削液经静流沉淀进入冷却部分；冷却部分设置制冷机，将切削液冷却到适当的温度，再通过回用部分的泵返回给砂轮和电主轴冷却；
所述的机械手臂包括夹持部、固定部，夹持部取放工件，固定部安装在工件平移机构的机械手臂安装部，夹持部按照PLC控制指令与加工工序配合完成上料、下料动作。
有益效果
利用了现代最实用的伺服系统工作平移机构，与之前的手动调整螺栓相比更加方便快捷的来达到位移调整，调整精度可以达到微米，提高了调整精度、调整时间、对操作者的技能要求也降低了。
此设备为两套主轴升降机构，可以在一整套的加工过程中完成粗磨、精磨两道工序，以前是需要两台设备分开来完成的，在更换设备加工的时候会出现二次装夹，这样精度就会下降、时间也会过长。
调整过程中，多次调整不止浪费了时间，在每次验证过程中，都会不可避免的需要加工零件，零件会在这个过程中报废，而本设计能够减少调整总次数，自然，零件的报废量也会降低。
附图说明
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
图1：本发明磨床的结构原理图。
图2：本发明磨床的床身部分结构原理图。
图3：支撑组件的结构原理图。
图4：磁极的结构原理图。
图5：:切削液循环系统的原理图。
图6：圆弧修整器原理图。
图7：直线修整器原理图。
图8：轴承套圈原理图。
图9：金刚石滚轮修整器工作原理示意图。
图10：金刚石滚轮修整器结构原理图。
图11：斜线修整器工作原理示意图。
图12：机械手臂示意图。
图13：工件与磁极的偏心量示意图。
图14：机械手臂控制主流程图。
图中：1.机床底座，2.床身，3.电控系统，4.伺服系统，5.电主轴，6.主轴升降机构，7.工件轴，8.工件平移机构，9.砂轮，10.核电轴承套圈，11.机械手臂安装部，12.导轨，13.液压系统；
101.直线修整器，1011.金刚笔a，1012.固定架，1013.斜线修整器丝杠；102.圆弧修整器，1021.金刚笔b,1022.修整器摆臂,1023.上限位器,1024.下限位器,1025.液压缸,1026.进油管,1027.出油管；103.金刚石滚轮修整器,1031.金刚石表层,1032.金属骨盘,1033.传动轴孔;
200.支撑组件，201.支撑头，202.外壳，203.联轴器，204.可调式螺杆推进器，205.推进器固定板，206.底座；
300.机械手臂，301.夹持部,302.固定部；
400.磁极，401.磁极底座，402.工件支撑部、403.排屑孔、404.上部环状端面；
500.切削液循环系统，501.废液传输网，502.磁辊、503.滤水橡胶辊，504.残渣回收箱，505.制冷机，506.泵；
1001.内滚道,1002.内外径,1003.外内径,1004.锁口,1005.非锁口挡边,1006.外滚道，1007.轴承内圈，1008.轴承外圈；
具体实施方式
一种核电轴承内圈加工专用万能磨床，包括机床底座1、床身2、液压系统13、电控系统3、伺服系统4，还包括电主轴5、主轴升降机构6、工件轴7、砂轮修整器、工件平移机构8、支撑组件200、机械手臂300、磁极400、砂轮9、切削液循环系统500、核电轴承内圈1007；
电主轴5与主轴升降机构6均为两套，分别安装在工作平移机构8上部，每套电主轴5独立工作并通过主轴升降机构6上下移动，电主轴5下端部安装砂轮9，电主轴带动砂轮9旋转；
工件轴7设置在工件平移机构8上，由电机带动旋转；工件轴7的上部安装磁极400，磁极400通电后在上部环状端面404吸附待加工核电轴承内圈1007工件；核电轴承内圈1007工件的轴心与磁极400的轴心有一定的偏心量;
所述的磁极400包括磁极底座401、工件支撑部402、排屑孔403、上部环状端面404，排屑孔403为2-4个，设置在工件支撑部402的侧壁中部，磁极400中心孔连接到工件轴7；工件平移机构8即操作台，在水平方向移动，带动工件到加工的相应位置；
所述的支撑组件200包括：支撑头201、外壳202、联轴器203、可调式螺杆推进器204、推进器固定板205、底座206，底座206固定在工件平移机构8上，支撑头201通过联轴器203与可调式螺杆推进器204连接，并且连接部分在外壳202里，外壳202的一端安装推进器固定板205对可调式螺杆推进器204进行限位；旋转可调式螺杆推进器204，调整支撑头201抵住待加工工件；
所述的砂轮修整器包括金刚石滚轮修整器103、点式修整器，点式修整器包括直线修整器101、圆弧修整器102、斜线修整器；所述的金刚石滚轮修整器103包括金刚石表层1031、金属骨盘1032、传动轴孔1033三个部分，金刚石表层1031外形按照核电轴承套圈10结构及尺寸进行设计，工作时，形状及尺寸通过金刚石滚轮修整器→砂轮→核电轴承套圈三级传递；
所述的直线修整器101包括金刚笔a1011、固定架1012，通过固定架1012将金刚笔a1011固定在工件平移机构8上，砂轮9上下移动完成直线修整；
所述的圆弧修整器102包括金刚笔b1021、修整器摆臂1022、上限位器1023、下限位器1024，金刚笔b1021固定在修整器摆臂1022上，修整器摆臂1022接近上限位器1023和下限位器1024时，传感器会分别反馈回两个信号来控制液压缸1025的进油管1026和出油管1027中的液压油进出，从而使金刚笔b笔尖点按照设定的圆弧线大小往复摆动，实现圆弧修整；
所述的斜线修整器，将金刚笔固定在斜线修整器丝杠1013上左右移动，砂轮9按照一定的速度比完成上下移动，修整出来的砂轮9即为圆形梯台，这种砂轮用于对核电轴承套圈的斜坡面进行磨削加工；
所述的切削液循环系统500：包括过滤部分、冷却部分、回用部分，过滤部分包括废液传输网501、磁辊502、滤水橡胶辊503、刮板，残渣回收箱504，废液经废液传输网501滤水后进入到磁辊502、滤水橡胶辊503之间，滤水橡胶辊吸附废液中液体，磁辊将金属切削渣吸附，在转动过程中金属切削渣被刮板刮到下面的残渣回收箱504中，过滤后的切削液经静流沉淀进入冷却部分；冷却部分设置制冷机505，将切削液冷却到适当的温度，再通过回用部分的泵506返回给砂轮和电主轴冷却；
所述的机械手臂300包括夹持部301、固定部302，夹持部301取放工件，固定部302安装在工件平移机构的.机械手臂安装部11，夹持部301按照PLC控制指令与加工工序配合完成上料、下料动作。
核电轴承内圈内部结构样式各异，针对核电轴承内圈来说，所需球轴承内圈的主要磨削位置包括：内滚道1001,内外径1002,非锁口挡边1005，如图8所示意。所以将金刚石滚轮外形按照轴承内圈内部结构及尺寸进行设计，形状及尺寸通过金刚石滚轮修整器→砂轮→核电轴承内圈三级传递，就可以实现一次修整、一次成型的目的，如图9。
由于砂轮各点处的圆周速度不一样,致使各点处的材料去除率不同,通过实际试验选择出适合的砂轮转速、砂轮粒度、砂轮硬度，以避免烧伤内圈或其他质量问题。
内圈余量选择：由于零件的成形形状是砂轮形状的拷贝,这必然对加工精度产生影响,同时内圈磨削余量的不均匀也会导致磨削烧伤等加工缺陷,因此，使用金刚石滚轮修整器时，要保证工件的余量均匀。
本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种核电轴承内圈加工专用万能磨床，包括机床底座（1）、床身（2）、液压系统（13）、电控系统（3）、伺服系统（4），其特征在于：还包括电主轴（5）、主轴升降机构（6）、工件轴（7）、砂轮修整器、工件平移机构（8）、支撑组件（200）、机械手臂（300）、磁极（400）、砂轮（9）、切削液循环系统（500）、核电轴承内圈（1007）；
电主轴（5）与主轴升降机构（6）均为两套，分别安装在工作平移机构（8）上方，每套电主轴（5）独立工作并通过主轴升降机构（6）上下移动，电主轴（5）下端部安装砂轮（9），电主轴带动砂轮（9）旋转；
工件轴（7）设置在工件平移机构（8）上，由电机带动旋转；工件轴（7）的上部安装磁极（400），磁极（400）通电后在上部环状端面（404）吸附待加工核电轴承内圈（1007）工件；核电轴承内圈（1007）工件的轴心与磁极（400）的轴心有一定的偏心量;
所述的磁极（400）包括磁极底座（401）、工件支撑部（402）、排屑孔（403）、上部环状端面（404），排屑孔（403）为2-4个，设置在工件支撑部（402）的侧壁中部，磁极（400）中心孔连接到工件轴（7)；工件平移机构（8）即操作台，在水平方向移动，带动工件到加工的相应位置；
所述的支撑组件（200）包括：支撑头（201）、外壳（202）、联轴器（203）、可调式螺杆推进器（204）、推进器固定板（205）、底座（206），底座（206）固定在工件平移机构（8）上，支撑头（201）通过联轴器（203）与可调式螺杆推进器（204）连接，并且连接部分在外壳（202）里，外壳（202）的一端安装推进器固定板（205）对可调式螺杆推进器（204）进行限位；旋转可调式螺杆推进器（204），调整支撑头（201）抵住待加工工件；
所述的砂轮修整器包括金刚石滚轮修整器（103）、点式修整器，点式修整器包括直线修整器（101）、圆弧修整器（102）、斜线修整器；所述的金刚石滚轮修整器（103）包括金刚石表层（1031）、金属骨盘（1032)、传动轴孔(1033)三个部分，金刚石表层(1031)外形按照核电轴承套圈(10)结构及尺寸进行设计，加工时，形状及尺寸通过金刚石滚轮修整器→砂轮→核电轴承工件三级传递；
所述的直线修整器（101）包括金刚笔a(1011)、固定架(1012)，通过固定架(1012)将金刚笔a（1011）固定在工件平移机构(8)上，砂轮（9）上下移动完成直线修整；
所述的圆弧修整器（102）包括金刚笔b(1021)、修整器摆臂(1022）、上限位器（1023）、下限位器（1024），金刚笔b（1021）固定在修整器摆臂(1022)上，修整器摆臂(1022)接近上限位器(1023)和下限位器(1024)时，传感器会分别反馈回两个信号来控制液压缸(1025)的进油管(1026)和出油管(1027)中的液压油进出，从而使金刚笔b笔尖点按照设定的圆弧线大小往复摆动，实现圆弧修整；
所述的斜线修整器，将金刚笔固定在斜线修整器丝杠（1013）上左右移动，砂轮（9）按照一定的速度比完成上下移动，修整出来的砂轮（9）即为圆形梯台，这种砂轮用于对核电轴承套圈的斜坡面进行磨削加工；
所述的切削液循环系统（500）：包括过滤部分、冷却部分、回用部分，过滤部分包括废液传输网（501）、磁辊（502）、滤水橡胶辊（503）、刮板，残渣回收箱（504），废液经废液传输网（501）滤水后进入到磁辊（502）、滤水橡胶辊（503）之间，滤水橡胶辊吸附废液中液体，磁辊将金属切削渣吸附，在转动过程中金属切削渣被刮板刮到下面的残渣回收箱（504）中，过滤后的切削液经静流沉淀进入冷却部分；冷却部分设置制冷机（505），将切削液冷却到适当的温度，再通过回用部分的泵（506）返回给砂轮和电主轴冷却；
所述的机械手臂（300）包括夹持部（301）、固定部（302），夹持部（301）取放工件，固定部（302）安装在工件平移机构的机械手臂安装部（11），夹持部（301）按照PLC控制指令与加工工序配合完成上料、下料动作。
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