专利名称：高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轴承磨削加工技术，尤其是高速铁 路轴承外圈双滚道一次磨数控机床。
二、 背景技术国家在"十五"发展规划里提出要大力发展铁路交
通事业。从2001年到2005年期间，我国铁路交通状况得到快速发展。
国内铁路轴承的生产能力也随之有了较大提高，但是仍然满足不了国民 经济发展需要。市场要求提供高质量，高水平的产品，提高轴承使用寿 命、速度和更高的可靠性，这是一个急待研究的课题。
目前国内主要生产铁路货车轴承厂家有5家。磨削加工这类铁路货 车轴承外圈双滚道均釆用通用磨床M250设备，两次装卡完成两个滚道
磨削。使用该设备存在的问题是加工过程中改变了设计、装配基准，
因此保证不了设计精度的要求。如果轴承综合指标达不到设计要求，会 使轴承在工作中因旋转精度不好而导致轴承过早达到疲劳极限，同时造 成躁声大，温升高等缺陷，縮短了轴承使用寿命。
由于轴承生产装备的落后，引起产品质量不稳定，生产出的轴承与 市场要求有一定差距。
三、 发明内容本实用新型的目的是提供一种在一次装卡中同时磨
削两个滚道的高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床。它克服了其它 技术存在的缺点，本实用新型的目的是这样实现的，它是由床身部分、 工件轴部分、工件轴箱部分、电磁无心卡具部分、支承工装部分、砂轮 修整器部分、砂轮轴部分、砂轮轴座部分、砂轮轴纵向进给部分、砂轮轴横向进给部分、自动上料和下料部分、液压驱动部分和主动测量部分 连接而成，工件轴部分通过与工件轴箱部分的孔配合连接在一起，用紧 定螺钉固定；电磁无心卡具部分则用内六角螺栓固定在工件轴箱的工作 端面上，保证与工件轴部分同心；支承工装部分通过螺栓连接固定在电 磁无心卡具上，可支承工件的重量和适应不同规格的工件的支承;工件 轴箱部分通过螺栓连接到回转垫板上，通过螺栓连接固定在回转垫板上 的还有自动上料和下料部分、液压驱动部分和主动测量部分，可保证通 过链轮的回转，自动上料和下料部分、液压驱动部分、主动测量部分与 工件轴箱部分同步在0-30°范围内任意调节；回转垫板下端为可沿工件 轴的径向及轴向调节的燕尾形滑板，而燕尾形滑板则通过螺栓连接到床 身部分。
砂轮轴横向进给部分也是通过螺栓连接到床身部分上的，而砂轮修 整器部分则通过燕尾单槽和螺钉连接固定在砂轮轴横向进给部分的前 端；砂轮轴纵向进给部分通过螺栓连接到砂轮轴横向进给部分的上拖板 上；上拖板采用伺服电机为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母 转化为直线运动，拖动砂轮轴纵向进给部分实现左右往复移动；砂轮轴 座部分与砂轮轴纵向进给部分的上拖板铸造为一体，砂轮轴部分与砂轮 轴座部分配合连接在一起，用螺钉压紧；砂轮轴纵向进给部分的上拖板 也采用伺服电机为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转化为直 线运动，拖动砂轮轴部分实现前后往复移动。
工作原理本实用新型中的砂轮是通过数控控制的修整器修正后的成型砂轮，固定在砂轮接杆上，两砂轮中间隔套为非磨削区，其厚度根 据被加工工件的结构尺寸而定，带动砂轮接杆转动的动力源是与之相连 接的电主轴。而被加工工件则经电磁力作用固定在与电磁无心卡具相连 接的定位支承上，与定位支承一同旋转。由此被加工工件与固定在砂轮 接杆上的砂轮产生相对运动，实现磨削工作。
为实现磨削上述工作原理，设备各部分担负着不同要求，实现不同 的功能。主要有以下几方面；
(1) 、工件箱以工件的回转功能为主，设计可沿工件轴的径向及轴
向调节，工件箱的角度可在0-30。范围内任意调节。
(2) 、工件轴采用套筒式结构，安装在工件箱体内。是以YJTG132S-6 型变频调整电机为动力源，通过变频器，主轴转速可在150-260r/min 范围内任意调节，以保证在加工不同直径轴承时，能获得恒定的线速度。
(3) 、砂轮轴采用大功率、高刚性的电主轴，其特性是主轴功率 随转速提高而增大，当转速达到5000rpm时，功率转为恒功率当转速 达到12000rpm时，功率随转速提高而减小。而扭矩初始值为恒定值， 当转速达到5000rpm时扭矩值随转速提高而下降。砂轮轴安装在纵向(Z 轴)拖板上的砂轮轴座内。高刚性的砂轮轴座为砂轮轴稳定工作提供了 坚实的条件。
(4) 、砂轮进给机构为本机最重要的机构之一，该机构由上下两层 相互垂直的拖板组成，分别实现磨削工件时纵向(Z轴)进给、横向(X 向)进给、以及砂轮修整凸度时的差补进给。两层拖板均釆用伺服电机为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转化为直线运动，实现进
给运动。伺服电机为日本FANUC 3 22is和FANUC P 12is;滚珠丝杠为 曰本TKH产品。为保证加工质量和砂轮修整凸度，均釆用C。级高精度滚 珠丝杠；滚针导轨为德国INA产品，Q2级高精度导轨。同时为了消除导 轨运行时的间隙，采用了德国INA的产品直线滚子轴承，通过预加负荷， 消除间隙，保证加工时的精度。
(5)、工件装夹采用电磁无心夹具，考虑到铁路轴承工件宽、重量 大、要求精度高，支点采用了大圆弧双排包容支点支承，支点材料为硬 质合金，以提高支承的刚性与耐磨性，同时两支点间的夹角可以调节， 以便于消除由于工件外圆加工误差带来影响。
使用本实用新型设备的效果是，极大的提高轴承磨削加工质量。同 时提高生产效率，降低轴承生产成本。
图1为高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床的 结构示意图，图中1、床身部分 2、工件轴部分 3、工件轴箱部 分 4、电磁无心卡具部分 5、支承工装部分 6、砂轮修整器 部分 7、砂轮轴部分 8、砂轮轴座部分 9、砂轮轴纵向进给 部分 10、砂轮轴横向进给部分
图2为高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床的结构示意图， 图中ll、自动上料和下料部分 12、液压驱动部分 13、主动测量 部分
图3是磨削原理的剖面图五具体实施方式
在图l、图2和图3中，床身部分l是实现机 床各项功能的基础，工件轴部分2通过与工件轴箱部分3的孔配合连接
在一起，用紧定螺钉固定；电磁无心卡具部分4则用内六角螺栓周定在
工件轴箱的工作端面上，保证与工件轴部分2同心；支承工装部分5通
过螺栓连接固定在电磁无心卡具4上，可支承工件的重量和适应不同规 格的工件的支承；工件轴箱部分3通过螺栓连接到回转垫板上，通过螺 栓连接固定在回转垫板上的还有自动上料和下料部分11、液压驱动部分 12和主动测量部分13，可保证通过链轮的回转，自动上料和下料部分 11、液压驱动部分12、主动测量部分13与工件轴箱部分3同步在0-30 °范围内任意调节；回转垫板下端为可沿工件轴的径向及轴向调节的燕 尾形滑板，而燕尾形滑板则通过螺栓连接到床身部分l。
砂轮轴横向进给部分10也是通过螺栓连接到床身部分1上的，而砂 轮修整器部分6则通过燕尾单槽和螺钉连接固定在砂轮轴横向进给部分 10的前端；砂轮轴纵向进给部分9通过螺栓连接到砂轮轴横向进给部分 10的上拖板上；上拖板釆用伺服电机为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通 过丝杠螺母转化为直线运动，拖动砂轮轴纵向进给部分9实现左右往复 移动；砂轮轴座部分8与砂轮轴纵向进给部分9的上拖板铸造为一体， 砂轮轴部分7与砂轮轴座部分8配合连接在一起，用螺钉压紧；砂轮 轴纵向迸给部分9的上拖板也采用伺服电机为动力源，带动滚珠丝杠旋 转，通过丝杠螺母转化为直线运动，拖动砂轮轴部分7实现前后往复移 动。
8工作原理本实用新型中的砂轮是通过数控控制的修整器修正后的 成型砂轮，固定在砂轮接杆上，两砂轮中间隔套为非磨削区，其厚度根 据被加工工件的结构尺寸而定，带动砂轮接杆转动的动力源是与之相连 接的电主轴。而被加工工件则经电磁力作用固定在与电磁无心卡具相连 接的定位支承上，与定位支承一同旋转。由此被加工工件与固定在砂轮 接杆上的砂轮产生相对运动，实现磨削工作。
为实现磨削上述工作原理，设备各部分担负着不同要求，实现不同 的功能。主要有以下几方面；
(1) 、工件箱以工件的回转功能为主，设计可沿工件轴的径向及轴 向调节，工件箱的角度可在0-30°范围内任意调节。
(2) 、工件轴采用套筒式结构，安装在工件箱体内。是以YJTG132S-6 型变频调整电机为动力源，通过变频器，主轴转速可在150-260r/min 范围内任意调节，以保证在加工不同直径轴承时，能获得恒定的线速度。
(3) 、砂轮轴釆用大功率、高刚性的电主轴，其特性是主轴功率 随转速提高而增大，当转速达到5000rpm时，功率转为恒功率当转速 达到12000rpm时，功率随转速提高而减小。而扭矩初始值为恒定值， 当转速达到5000rpm时扭矩值随转速提高而下降。砂轮轴安装在纵向(Z 轴)拖板上的砂轮轴座内。高刚性的砂轮轴座为砂轮轴稳定工作提供了 坚实的条件。
(4) 、砂轮进给机构为本机最重要的机构之一，该机构由上下两层 相互垂直的拖板组成，分别实现磨削工件时纵向(Z轴)进给、横向(X向)进给、以及砂轮修整凸度时的差补进给。两层拖板均采用伺服电机 为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转化为直线运动，实现进
给运动。伺服电机为日本FANUC P22is和FANUC 3 12is;滚珠丝杠为 日本TKH产品。为保证加工质量和砂轮修整凸度，'均采用C。级高精度滚 珠丝杠；滚针导轨为德国INA产品，Q2级高精度导轨。同时为了消除导 轨运行时的间隙，采用了德国INA的产品直线滚子轴承，通过预加负荷， 消除间隙，保证加工时的精度。
(5)、工件装夹釆用电磁无心夹具，考虑到铁路轴承工件宽、重量 大、要求精度高，支点采用了大圆弧双排包容支点支承，支点材料为硬 质合金，以提高支承的刚性与耐磨性，同时两支点间的夹角可以调节， 以便于消除由于工件外圆加工误差带来影响。
权利要求1、高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床，它是由床身部分(1)、工件轴部分(2)、工件轴箱部分(3)、电磁无心卡具部分(4)、支承工装部分(5)、砂轮修整器部分(6)、砂轮轴部分(7)、砂轮轴座部分(8)、砂轮轴纵向进给部分(9)、砂轮轴横向进给部分(10)、自动上料和下料部分(11)、液压驱动部分(12)和主动测量部分(13)连接而成，其特征是工件轴部分(2)通过与工件轴箱部分(3)的孔配合连接在一起，用紧定螺钉固定；电磁无心卡具部分(4)则用内六角螺栓固定在工件轴箱的工作端面上，保证与工件轴部分(2)同心；支承工装部分(5)通过螺栓连接固定在电磁无心卡具(4)上，可支承工件的重量和适应不同规格的工件的支承。
2、 根据权利要求1所述的高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床，其特征是工件轴箱部分(3)通过螺栓连接到回转垫板上；通过螺栓连接固定在回转垫板上的还有自动上料和下料部分(11)、液压驱动部分(12)和主动测量部分(13)，可保证通过链轮的回转，自动上 料和下料部分(11)、液压驱动部分(12)、主动测量部分(13)与工件 轴箱部分(3)同步在0-30°范围内任意调节；回转垫板下端为可沿工 件轴的径向及轴向调节的燕尾形滑板，而燕尾形滑板则通过螺栓连接到 床身部分(1)。
3、 根据权利要求1所述的高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床，其特征是砂轮轴横向进给部分(10)是通过螺栓连接到床身部分(1)上的，而砂轮修整器部分(6)则通过燕尾单槽和螺钉连接固定在砂轮轴横向进给部分(10)的前端；砂轮轴纵向进给部分(9)通过螺 栓连接到砂轮轴横向进给部分(10)的上拖板上；上拖板可采用伺服电 机为动力源，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转化为直线运动，拖动 砂轮轴纵向进给部分(9)实现左右往复移动。
4、根据权利要求1所述的高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机 床，其特征是砂轮轴座部分(8)与砂轮轴纵向进给部分(9)的上拖板铸造为一体，砂轮轴部分(7)与砂轮轴座部分(8)配合连接在一起， 用螺钉压紧；砂轮轴纵向进给部分(9)的上拖板也采用伺服电机为动 力源，可带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转化为直线运动，拖动砂轮 轴部分(7)实现前后往复移动。
专利摘要高速铁路轴承外圈双滚道一次磨数控机床是轴承磨削加工技术，它克服了其它技术存在的缺点，它是由床身部分、工件轴部分、工件轴箱部分、电磁无心卡具部分、支承工装部分、砂轮修整器部分、砂轮轴部分、砂轮轴座部分、砂轮轴纵向进给部分、砂轮轴横向进给部分、自动上料和下料部分、液压驱动部分和主动测量部分连接而成，通过两轴插补功能将砂轮修成V型，可在一次装卡中同时磨削两个滚道，使设计基准、加工基准、装配基准重合，从而保证了加工的产品符合设计精度要求，实现目的；目前使用该设备加工出的铁路轴承产品，加工精度能达到国际P5级精度要求，且质量稳定。
文档编号B24B19/02GK201324992SQ200820149750
公开日2009年10月14日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者张崇山, 王自军 申请人:濮阳贝英数控机械设备有限公司