CN111390567A - 一种蝶形轴承定位孔加工设备及加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公共了一种蝶形轴承定位孔加工设备,包括安装在数控机床外壳内部的机体以及控制机体运行的数控系统;所述蝶形轴承定位孔加工工艺，包括以下步骤：S1.加工设备构建；S2.工件安装位置检测；S3.粗磨；S4.精镗定位孔；S5.工件的测量与检查；S6.定位孔的测量与检查。本发明利用高精度探头对工件安装后的位置及加工后的结果进行检测，该加工设备集加工与检测功能于一体，降低了对工件安装位置要求，显著的提高了加工效率；且本发明通过对定位孔的粗、精段进行磨加工及高速镗孔加工，合适设置定位孔精镗留量，既降低了刀具的磨损费用又提高了定位孔的加工精度，为蝶形轴承定位孔的加工提供了一种有效的解决方案。
Description
技术领域
本发明属于蝶形轴承加工技术领域，具体涉及一种蝶形轴承定位孔加工设备及加工工艺。
背景技术
蝶形轴承定位孔（多个关联定位孔）是轴承在工作中的安装定位基准之一，同时也是其制造过程中的制造基准。如图1所示的蝶形轴承，其定位孔尺寸精度、位置精度及表面粗糙度要求均非常高，定位孔的加工精度，将严重影响最终产品的质量。蝶形轴承定位孔传统的加工工艺是钳工采用钻模钻孔加工或通过数控加工中心进行钻铣。该蝶形轴承定位孔如在热处理前加工到尺寸，热处理后变形导致尺寸及位置精度变差；如放在热处理后加工定位孔，则因材料热处理后硬度太高（达HRC62~66）,传统钳工钻模钻孔方法很难加工，如选用精密坐标磨床加工，在加工过程中需要操作工凭工作中积累的经验，不断的调整数控坐标磨床参数进行加工，加工效率很低（每天只能加工2件），且工件加工完后只能从机床上卸下，在通过精密三坐标测量仪才能检测出相应的数据，由于该工件属于轴承特种复杂结构，精度要求很高，在加工过程中不能进行实时动态的监测加工精度，一旦卸下后检测数据达不到设计要求，将不能进行二次装夹加工，照成工件报废。其次国内数控坐标磨床在加工精度上存在短板，加工该工件时达不到设计精度要求。因此需要针对该蝶形轴承的定位孔加工设计一种切实可靠的工艺，以保证产品加工质量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于，提供了一种突破了传统坐标磨床加工淬火件效率和精度低的短板，产品加工精度高，效率提升大的蝶形轴承定位孔加工设备及加工工艺。具体技术方案如下：
一种蝶形轴承定位孔加工设备,包括安装在数控机床外壳内部的机体以及控制机体运行的数控系统;所述机体包括设置在外壳内侧底部的底座,纵向安装在在底座顶部的两条Y轴导轨,横向安装在Y轴导轨上并可沿Y轴导轨前后滑动的鞍座, 横向固定在鞍座顶部的两条X轴导轨, 横向安装在X轴导轨上并可沿X轴导轨左右滑动的工作台,竖向固定在底座顶部后侧的立柱, 竖向固定立柱前侧面的两条Z轴导轨; 竖向安装在Z轴导轨上并可沿Z轴导轨上下滑动的主轴箱; 所述主轴箱位于工作台上方;在底座上位于两Y轴导轨之间的位置纵向安装有与鞍座底部连接并可带动鞍座沿Y轴导轨前后滑动的Y坐标进给轴; 在鞍座上位于两X轴导轨之间的位置横向安装有与工作台底部连接并可带动工作台沿X轴导轨左右滑动的X坐标进给轴; 在立柱上位于两Z轴导轨之间的位置竖向安装有与主轴箱背部连接并可带动主轴箱沿Z轴导轨上下滑动的Z坐标进给轴;在主轴箱上竖向的安装有用于定位孔粗加工的粗加工用电主轴与用于定位孔高速精镗的高精度高速主轴;在Y轴导轨侧面设有Y轴光栅尺;在X轴导轨前侧面设有X轴光栅尺; 在Z轴导轨侧面设有Z轴光栅尺;在主轴箱底部位于粗加工用电主轴与高精度高速主轴后侧的Z轴位置上设有探头安装座;所述探头安装座上安装有高精度全向检测探头，所述高精度全向检测探头与数控系统连接，在线对工件进行测量、定位，并根据不同产品编写对应检测代码存入系统以调用。
进一步地，所述Y坐标进给轴、X坐标进给轴、Z坐标进给轴的滚珠丝杠配置为C0级。
进一步地，所述Y坐标进给轴及Y轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制；所述X坐标进给轴及X轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制；所述Z坐标进给轴及Z轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制。
进一步地，所述粗加工用电主轴的转速为60000r/min；所述高精度高速主轴的转速＜24000 r/min。
进一步地，所述Y轴光栅尺、X轴光栅尺、Z轴光栅尺的精度都为0.001mm的高精度光栅尺。
一种蝶形轴承定位孔加工工艺，包括以下步骤：
S1. 工件定位：打开机床外壳，将工件在工作台上用夹具夹紧并定位好后，关闭外壳。
S2. 工件安装位置检测：利用高精度全向检测探头对工件进行定位检测并自动生成工件基准位置送入数控机床的数控系统。
S3. 粗磨：在粗加工用电主轴上安装金刚石砂轮；预置的加工参数自动引导数控机床粗加工用电主轴上的金刚石砂轮对工件上多个定位孔进行磨削加工。
S4. 精镗定位孔：用高精度高速主轴驱动安装在高精度高速主轴上的CBN镗孔刀（即氮化硼镗孔刀）对工件定位孔进行第一次高速精镗加工。
S5. 工件的测量与检查：启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，根据测量数据与工件精度值对比，把这个直观的数据差值输入数控机床的数控系统，调整镗头对多个定位孔进行第二次高速镗削加工，加工完成后，再次启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，如测量数据与工件精度对比值小于设计要求，便可以通过调整镗头将工件加工至尺寸。
S6. 定位孔的测量与检查：高精度探头对加工后的定位孔进行在线测量，检查加工结果，根据测量数据与工件精度值对比。
进一步地，步骤S3中定位孔的去除量为0.1mm-0.12mm。
进一步地，步骤S4与S5中定位孔的镗加工去除量为0.08mm-0.1mm；
进一步地，步骤S5、S6中，所述工件精度值为：定位孔形状精度≤0.003mm，Ra≤0.5μm，位置精度≤0.005mm。
进一步地，对步骤S6中的在线检测结果进行参数修正，修正后用高精度高速主轴驱动CBN镗孔刀进行第三次精镗加工。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）利用高精度探头对工件安装后的位置及加工后的结果进行检测，该加工设备集加工与检测功能于一体，降低了对工件安装位置要求，提高了加工效率。
（2）通过对定位孔的粗、精段进行磨加工及高速镗孔加工，合适设置定位孔精镗留量，既降低了刀具的磨损费用又提高了定位孔的加工精度，为蝶形轴承定位孔的加工提供了一种有效的解决方案。
附图说明
图1为本发明提供的一种蝶形轴承定位孔加工设备的结构示意图；
图2为图1所示蝶形轴承定位孔加工设备的右视图；
图3为本发明提供的一种蝶形轴承的结构图及定位孔示意图。
图中所示：1-底座、2-Y轴导轨、3-鞍座、4-X轴导轨、5-工作台、6-立柱、7-Z轴导轨、8-主轴箱、9-Y坐标进给轴、10-X坐标进给轴、11-Z坐标进给轴、12-粗加工用电主轴、13-高精度高速主轴、14-Y轴光栅尺、15-X轴光栅尺、16-Z轴光栅尺、17-探头安装座。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例：
图3为本发明所述蝶形轴承的结构图及定位孔示意图，所述定位孔即为途中圆形圈体。
如图1、图2所示，本发明的一种蝶形轴承定位孔加工设备,包括安装在数控机床外壳内部的机体以及控制机体运行的数控系统;所述机体包括设置在外壳内侧底部的底座1,纵向安装在在底座1顶部的两条Y轴导轨2,横向安装在Y轴导轨2上并可沿Y轴导轨2前后滑动的鞍座3, 横向固定在鞍座3顶部的两条X轴导轨4, 横向安装在X轴导轨4上并可沿X轴导轨4左右滑动的工作台5,竖向固定在底座1顶部后侧的立柱6, 竖向固定立柱6前侧面的两条Z轴导轨7; 竖向安装在Z轴导轨7上并可沿Z轴导轨7上下滑动的主轴箱8; 所述主轴箱8位于工作台5上方;在底座1上位于两Y轴导轨2之间的位置纵向安装有与鞍座3底部连接并可带动鞍座3沿Y轴导轨2前后滑动的Y坐标进给轴9; 在鞍座3上位于两X轴导轨4之间的位置横向安装有与工作台5底部连接并可带动工作台5沿X轴导轨4左右滑动的X坐标进给轴10; 在立柱6上位于两Z轴导轨7之间的位置竖向安装有与主轴箱8背部连接并可带动主轴箱8沿Z轴导轨7上下滑动的Z坐标进给轴11;在主轴箱8上竖向的安装有用于定位孔粗加工的粗加工用电主轴12与用于定位孔高速精镗的高精度高速主轴13;在Y轴导轨2侧面设有Y轴光栅尺14;在X轴导轨4前侧面设有X轴光栅尺15; 在Z轴导轨7侧面设有Z轴光栅尺16;在主轴箱8底部位于粗加工用电主轴12与高精度高速主轴13后侧的Z轴位置上设有探头安装座17;所述探头安装座17上安装有高精度全向检测探头，所述高精度全向检测探头与数控系统连接，在线对工件进行测量、定位，并根据不同产品编写对应检测代码存入系统以调用。
进一步地，所述Y坐标进给轴9、X坐标进给轴10、Z坐标进给轴11的滚珠丝杠配置为C0级。
进一步地，所述Y坐标进给轴9及Y轴光栅尺14与数控系统连接成闭环控制；所述X坐标进给轴10及X轴光栅尺15与数控系统连接成闭环控制；所述Z坐标进给轴11及Z轴光栅尺16与数控系统连接成闭环控制。
进一步地，所述粗加工用电主轴12的转速为60000r/min；所述高精度高速主轴13的转速＜24000 r/min。
进一步地，所述Y轴光栅尺14、X轴光栅尺15、Z轴光栅尺16的精度都为0.001mm的高精度光栅尺。
一种蝶形轴承定位孔加工工艺，包括以下步骤：
S1. 工件定位：打开机床外壳，将工件在工作台5上用夹具夹紧并定位好后，关闭外壳。
S2. 工件安装位置检测：利用高精度全向检测探头对工件进行定位检测并自动生成工件基准位置送入数控机床的数控系统。
S3. 粗磨：在粗加工用电主轴12上安装金刚石砂轮；预置的加工参数自动引导数控机床粗加工用电主轴12上的金刚石砂轮对工件上多个定位孔进行磨削加工。
S4. 精镗定位孔：用高精度高速主轴13驱动安装在高精度高速主轴13上的CBN镗孔刀（即氮化硼镗孔刀）对工件定位孔进行第一次高速精镗加工。
S5. 工件的测量与检查：启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，根据测量数据与工件精度值对比，把这个直观的数据差值输入数控机床的数控系统，调整镗头对多个定位孔进行第二次高速镗削加工，加工完成后，再次启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，如测量数据与工件精度对比值小于设计要求，便可以通过调整镗头将工件加工至尺寸。
S6. 定位孔的测量与检查：高精度探头对加工后的定位孔进行在线测量，检查加工结果，根据测量数据与工件精度值对比。
进一步地，步骤S3中定位孔的去除量为0.1mm-0.12mm。
进一步地，步骤S4与S5中定位孔的镗加工去除量为0.08mm-0.1mm；
进一步地，步骤S5、S6中，所述工件精度值为：定位孔形状精度≤0.003mm，Ra≤0.5μm，位置精度≤0.005mm。
进一步地，对步骤S6中的在线检测结果进行参数修正，修正后用高精度高速主轴驱动CBN镗孔刀进行第三次精镗加工。
综上所述，通过提升蝶形轴承加工设备的精度控制措施和配置高精度在线检测探头，使工件安装后的位置由高精度全向探头检测后送入控制系统自动进行参数优化，加工工艺上的粗、精分别采用磨孔及高速镗孔的加工方法，以及加工后的在线检测，具有加工精度好，加工效率高，操作简单，检测迅速、可靠的优点，为蝶形轴承定位孔的高精度加工提供了一种有效的解决方案。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种蝶形轴承定位孔加工设备,包括安装在数控机床外壳内部的机体以及控制机体运行的数控系统;所述机体包括设置在外壳内侧底部的底座,纵向安装在在底座顶部的两条Y轴导轨,横向安装在Y轴导轨上并可沿Y轴导轨前后滑动的鞍座, 横向固定在鞍座顶部的两条X轴导轨, 横向安装在X轴导轨上并可沿X轴导轨左右滑动的工作台,竖向固定在底座顶部后侧的立柱, 竖向固定立柱前侧面的两条Z轴导轨; 竖向安装在Z轴导轨上并可沿Z轴导轨上下滑动的主轴箱; 所述主轴箱位于工作台上方;在底座上位于两Y轴导轨之间的位置纵向安装有与鞍座底部连接并可带动鞍座沿Y轴导轨前后滑动的Y坐标进给轴; 在鞍座上位于两X轴导轨之间的位置横向安装有与工作台底部连接并可带动工作台沿X轴导轨左右滑动的X坐标进给轴; 在立柱上位于两Z轴导轨之间的位置竖向安装有与主轴箱背部连接并可带动主轴箱沿Z轴导轨上下滑动的Z坐标进给轴;其特征在于:在主轴箱上竖向的安装有用于定位孔粗加工的粗加工用电主轴与用于定位孔高速精镗的高精度高速主轴;在Y轴导轨侧面设有Y轴光栅尺;在X轴导轨前侧面设有X轴光栅尺; 在Z轴导轨侧面设有Z轴光栅尺;在主轴箱底部位于粗加工用电主轴与高精度高速主轴后侧的Z轴位置上设有探头安装座;所述探头安装座上安装有高精度全向检测探头，所述高精度全向检测探头与数控系统连接，在线对工件进行测量、定位，并根据不同产品编写对应检测代码存入系统以调用。
2.根据权利要求1所述的一种蝶形轴承定位孔加工设备,其特征在于：所述Y坐标进给轴、X坐标进给轴、Z坐标进给轴的滚珠丝杠配置为C0级。
3.根据权利要求1所述的一种蝶形轴承定位孔加工设备,其特征在于：所述Y坐标进给轴及Y轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制；所述X坐标进给轴及X轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制；所述Z坐标进给轴及Z轴光栅尺与数控系统连接成闭环控制。
4.根据权利要求1所述的一种蝶形轴承定位孔加工设备,其特征在于：所述粗加工用电主轴的转速为60000r/min；所述高精度高速主轴的转速＜24000 r/min。
5.根据权利要求1-4中任意一项的所述的一种蝶形轴承定位孔加工设备，其特征在于：所述Y轴光栅尺、X轴光栅尺、Z轴光栅尺的精度都为0.001mm的高精度光栅尺。
6.根据权利要求1-4中任意一项的所述的一种蝶形轴承定位孔加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 工件定位：打开机床外壳，将工件在工作台上用夹具夹紧并定位好后，关闭外壳；
S2. 工件安装位置检测：利用高精度全向检测探头对工件进行定位检测并自动生成工件基准位置送入数控机床的数控系统；
S3. 粗磨：在粗加工用电主轴上安装金刚石砂轮；预置的加工参数自动引导数控机床粗加工用电主轴上的金刚石砂轮对工件上多个定位孔进行磨削加工；
S4. 精镗定位孔：用高精度高速主轴驱动安装在高精度高速主轴上的CBN镗孔刀对工件定位孔进行第一次高速精镗加工；
S5. 工件的测量与检查：启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，根据测量数据与工件精度值对比，把这个直观的数据差值输入数控机床的数控系统，调整镗头对多个定位孔进行第二次高速镗削加工，加工完成后，再次启动高精度全向检测探头测量程序对工件进行在线测量，如测量数据与工件精度对比值小于设计要求，便可以通过调整镗头将工件加工至尺寸；
S6. 定位孔的测量与检查：高精度探头对加工后的定位孔进行在线测量，检查加工结果，根据测量数据与工件精度值对比。
7.根据权利要求6所述的一种蝶形轴承定位孔加工工艺，其特征在于：步骤S3中定位孔的去除量为0.1mm-0.12mm。
8.根据权利要求6所述的一种蝶形轴承定位孔加工工艺，其特征在于：步骤S4与S5中定位孔的镗加工去除量为0.08mm-0.1mm。
9.根据权利要求6所述的一种蝶形轴承定位孔加工工艺，其特征在于：步骤S5、S6中，所述工件精度值为：定位孔形状精度≤0.003mm，Ra≤0.5μm，位置精度≤0.005mm。
10.根据权利要求6所述的一种蝶形轴承定位孔加工工艺，其特征在于：对步骤S6中的在线检测结果进行参数修正，修正后用高精度高速主轴驱动CBN镗孔刀进行第三次精镗加工。
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