CN103639899B - 核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器 - Google Patents

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Abstract

核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器，安装在核电轴承套圈加工专用万能磨床上，所述的混合修整器包括金刚石滚轮修整器、直线修整器，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；本发明在同一台磨床上完成所有套圈所要加工的磨削工序。

Description

核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器
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的混合式修整器。
背景技术
随着行业技术的不断发展，轴承作为行业内部的基本构件，其技术要求变得越来越高，很多轴承研究所及厂家都在进行这轴承产品的研发与试制。现在所有的轴承研制过程均为小批量试制，一般就生产个几套轴承用于试验，所采用的轴承磨加工工艺也是同大批量生产时一样，分为若干个阶段执行。如沟道磨加工后需要更换其它磨床及工装，才能进行外内径或者内外径磨削加工。我们设计的万能磨床可以在同一台机床和相同的工装工具的条件下，完成一个轴承套圈的磨削加工，这就避免了一个轴承套圈在几个机床上面逐次更换与调试。而运用万能磨床进行磨加工的最主要的技术之一就是：砂轮修整技术。目前新产品试制的时候，采用的加工流程均为：每道工序均采用其专用磨床设备进行磨加工，每台磨床上分别配备不同的修整器以满足砂轮修整的需要。这些修整器可大致分为三类：直线修整器、圆弧修整器、斜线修整器。现有技术的缺点，修整器太多，调整费时。每次调整均需更换机床，连带相应工装设备均需更换，更为耗时耗力。在很多时候，科研人员在进行轴承研发时，有了新思路渗入到轴承技术中，只是需要通过实体样品测试后才能得出最后结论。但却因为轴承试制的成本过高而未能实施样品制作，最后这些新思路只能胎死腹中。我们的目的就是要提高轴承的新产品试制效率，降低轴承新产品试制的成本，让那些有可能成功的新思路完成具体实现。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了在万能磨床上同时配备金刚石滚轮修整器与点式修整器的方案，金刚石滚轮修整器可以直接加工轴承套圈内部形状，而直线修整器修整出来的砂轮可以用来加工轴承内径或者轴承外径，这样就可以在同一台磨床上完成所有套圈所要加工的磨削工序。
本发明解决问题的技术方案，设计一种核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器，安装在核电轴承套圈加工专用万能磨床上，所述的混合修整器包括金刚石滚轮修整器、直线修整器，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，金刚石表层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，实现核电轴承套圈形状尺寸的成型；
所述的核电轴承套圈加工专用万能磨床，还包括机床底座、床身、液压系统、电控系统、伺服系统、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、核电轴承套圈；
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套圈工件；核电轴承套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2-4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；
所述的点式修整器还包括直线修整器、圆弧修整器、斜线修整器；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
同一台机床上配备金刚石滚轮修整器和点式修整器，在更换套圈磨削位置时，不需要另外更换加工设备或调整其他工装，套圈所有需要进行磨加工工序的位置都可加工。
由于金刚滚轮修整器可以直接修整出与轴承套圈内部形状相同的，与配备点式圆弧修整器和点式直线修整器的万能磨床相比，至少减少了2道加工工序，其更适合大批量轴承加工。
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：轴承套圈结构原理图。
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
一种核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器，安装在核电轴承套圈加工专用万能磨床上，所述的混合修整器包括金刚石滚轮修整器、直线修整器，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，金刚石表层1031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，实现核电轴承套圈形状尺寸的成型；
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；
所述的核电轴承套圈加工专用万能磨床，还包括机床底座1、床身2、液压系统13、电控系统3、伺服系统4、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、核电轴承套圈10；
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套圈10工件；核电轴承套圈10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；
所述的点式修整器还包括直线修整器101、圆弧修整器102、斜线修整器；
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。其动作流程参考图14。
核电轴承套圈内部结构样式各异，针对核电轴承套圈来说，所需球轴承套圈的主要磨削位置包括：内滚道1001,内外径1002,外内径1003,锁口1004,非锁口挡边1005,外滚道1006，轴承内圈1007，轴承外圈1008，如图8所示意。所以将金刚石滚轮外形按照轴承套圈内部结构及尺寸进行设计，金刚石表层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，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，以避免烧伤套圈或其他质量问题。
套圈余量选择：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,同时套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)

1.一种核电轴承套圈加工专用万能磨床的混合式修整器，其特征在于：安装在核电轴承套圈加工专用万能磨床上，所述的混合修整器包括金刚石滚轮修整器(103)、直线修整器，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，金刚石表层(1031)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，实现核电轴承套圈形状尺寸的成型；
所述的核电轴承套圈加工专用万能磨床还包括机床底座(1)、床身(2)、液压系统(13)、电控系统(3)、伺服系统(4)、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)、核电轴承套圈(10)；
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套圈(10)工件；核电轴承套圈(10)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，点式修整器还包括圆弧修整器(102)、斜线修整器；
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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