一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床的制作方法

本发明涉及轴承加工领域，尤其涉及一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床。

背景技术：

目前，随着各轴承企业对特大型球面滚子轴承市场的开发力度的加大，尤其是石油机械顶驱轴承、水泥机械用的球面轴承，该种轴承幅宽、直径大，最大滚子直径已在φ180㎜、长225㎜尺寸上，国内没有设备厂家专门生产能加工该尺寸滚子的设备。

国内现有的专业加工球面滚子的数控磨床其加工范围在：φ6～φ60㎜，根本无法实现大球面滚子的数控化加工。公司现使用对M1080磨床进行数控差补修整器改造后的磨床加工特大型球面滚子，虽然实现了最大直径φ80㎜、最长120㎜的球面滚子的加工，但该机床并非专用机床，因此加工效率低、加工质量不太理想、加工精度不稳定，并且，其加工范围明显受到限制，更大直径、更长长度的特大型球面滚子就无法加工。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明提供一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床，该机床由床身部分、床头箱砂轮架部分、工件套筒主轴、电磁无心卡具、横向数控快速进给部分、纵向手摇微调进给部分、数控砂轮修整器部分、润滑系统及冷却系统(A9)组成，本发明具有刚性好，抗震性强、加工全面，磨削精细等优点，能够对大球面滚子进行精细的数控化加工。

本发明的技术内容是：一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床，该机床由床身部分、床头箱砂轮架部分、工件套筒主轴、电磁无心卡具、横向数控快速进给部分、纵向手摇微调进给部分、数控砂轮修整器部分、润滑系统及冷却系统组成，其中，所述的横向数控快速进给部分带动工作台横向移动进行上、下料操作；所述的电磁无心卡具带动工件以无极变速方式旋转，并且采用合金支点支承定位，宽砂轮切入磨削调心滚子外球面；所述的数控砂轮修整器部分由横向、纵向两电机驱动横、纵向滑动导轨快速、准确移动，使数控砂轮修整器对宽砂轮（300㎜）进行精确的粗、精修整；所述的床头箱砂轮架采用高刚度动静压主轴，主轴供油采用三级过滤，砂轮磨削速度为33 r/min；所述的电磁无心卡具包括交流电机、平键、小多楔带、多楔带、大多楔带、套筒工件主轴、工件轴箱体、定位盘、棍子、合金支点、调整螺杆等；所述的横向数控快速进给部分包括伺服电机、弹性薄膜联轴器、滚珠丝杠、丝母座、上滑座、十字交叉滚动导轨、紧定螺钉、下滑座、防尘板；所述的数控砂轮修整器部分包括上、下滑座、电机支架、纵向电机、联轴器、纵向丝杠、横向丝杠、中滑座、修整器座、修整器支杆、合金刀柄、和镜头、砂轮；所述的数控砂轮修整器部分进行无心切入式磨削的加工要求必须满足曲率半径为R=1500mm、粗糙度为Ra=0.32um；所述的润滑系统和冷却系统实行一整套设计，实现机床的全方位自动润滑和机床的充分冷却以及磁性物质的全面分离，提高冷却液的清洁度与加工精度。

本发明具有以下效果：

1、机床采用无心布局方式，砂轮轴固定在车床身上，刚性好，抗震性强；

2、采用合金支点支承定位， 宽砂轮切入磨削滚子外球面，使加工的更加全面；

3、砂轮轴采用高刚度动静压主轴，主轴供油采用三级过滤，砂轮磨削速度为33r/min；使磨削的更加精细；

4、采用一整套润滑系统和一整套冷却系统，实现机床的全方位自动润滑和机床的充分冷却以及磁性物质的全面分离，提高冷却液的清洁度与加工精度。

附图说明

附图1为一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床的结构主视图；

附图2为一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床的结构俯视图；

附图3为横向数控快速进给机构示意图；

附图4为电磁无心卡具带动工件以无级变速方式旋转示意图；

附图5为数控砂轮修整器修整大曲率半径宽砂轮示意图；

附图中的编码分别为：A1为床身部分，A2为床头箱砂轮架部分，A3为工件套筒主轴，A4为电磁无心卡具，A5为横向数控快速进给部分，A6为纵向手摇微调进给部分，A7为数控砂轮修整器部分，A8为润滑系统，A9为冷却系统；

1为小皮带轮，2为V形皮带，3为大皮带轮，4为砂轮静压主轴，5为润滑泵，6为过滤器，7为稀油分配器，8为管道，9为定位销，10为张紧装置，11为链条，12为大齿轮，13为链轮，14为小齿轮，15为齿轮轴，16为水箱，17为磁性分离器，18为水管，19为液压油箱，20为橡胶软管，21为液压装置箱；

1-1为伺服电机，1-2为弹性薄膜联轴器，1-3为滚珠丝杠，1-4为机床，1-5、1-8、1-10、1-13为螺钉，1-6为丝母座，1-7为上滑座，1-9为十字交叉滚动导航；1-11为紧定螺钉；1-12为下滑座，1-14为防尘板；

2-1为交流电机，2-2为平键，2-3为小朵楔带，2-4为多楔带，2-5为大多楔带，2-6为套筒工件主轴，2-7为工件轴箱体，2-8、2-9为螺钉，2-10为垫，2-11为线圈，2-12为定位盘，2-13为滚子，2-14为合金支点，2-15为调整螺杆；

3-1为机身，3-2、3-6、3-7、3-11、3-14、3-18、3-20为螺钉，3-3为上滑座，3-4为下滑座，3-5、3-21为电机支架，3-8为纵向电机，3-9、3-19为联轴器，3-10为纵向丝杠，3-12为横向丝杠，3-13、3-16为丝母，3-15为中滑座，3-17为横向电机，3-22为修整器座，3-23为修整器支杆，3-24为合金刀柄，3-25为合金头，3-26为砂轮。

结合附图，本发明的具体实施方式为：

实施例1

如附图1所示，本发明实施例所述的一种用于加工特大型轴承球面滚子的数控磨床， 该机床由床身部分(A1)、床头箱砂轮架部分(A2)、工件套筒主轴(A3)、电磁无心卡具(A4)、横向数控快速进给部分(A5)、纵向手摇微调进给部分(A6)、数控砂轮修整器部分(A7)、润滑系统(A8)及冷却系统(A9)组成。

如附图2所示，安装在床身部分的砂轮轴电机带动小皮带轮1转动，V形皮带2把动力传到大皮带轮3上，进一步传给砂轮静压主轴4，这样，宽砂轮就以33r/min的中速旋转，对工件进行粗、精切入式磨削。

本数控磨床采用全面润滑系统，润滑泵5安装在床身的背面，润滑油经过过滤器6和稀油分配器7，再经过管道8的传输，运送到横向数控快速进给机构的滚珠丝杠处和手摇进给机构的滑动导轨上，从而对机床进行了全面高效的润滑。

机床还配备了角度调整机构，通过调整齿轮轴15使小齿轮14带动大齿轮12旋转，这样与大齿轮同轴的链轮13也跟着旋转，链轮与通过张紧装置10张紧而固定在上滑座上的链条11啮合，使上滑座及安装在其上的工件轴箱体带动工件一起绕定位销9旋转，需要多大的角度就可以调整到多大，以便加工非对称的滚子，调整范围是：-9°～24°。

水箱16放置在机床的右面，由水泵把经过粗过滤和磁性分离器17分离了磁性物质的冷却液通过水管18输送到需要冷却的部位，大流量的冷却液起到冷却工件减小切削热和冲刷砂轮沫的作用，对提高工件的表面光洁度和降低应力集中起着至关重要的作用。

机床采用独立的液压装置给砂轮静压轴供油，液压油箱19通过液压泵把吸上来的油通过橡胶软管20输送到液压装置箱21内，在液压装置箱内经过三级过滤和小孔节流器输送到砂轮静压主轴内，在压力油的作用下使主轴达到动平衡和静平衡，满足砂轮轴在中低转速的情况下，工件获得良好的加工精度的要求。

通过这一系列的操作过程和装置的保证，从而完成对直径为250毫米、幅高250毫米的球面滚子的粗、精加工，可使工件表面粗糙度达Ra=0.32μm。

如附图3所示，横向数控快速进给机构的传动路线为：伺服电机1-1通过弹性薄膜联轴器1-2带动滚珠丝杠1-3转动，滚珠丝杠1-3通过螺钉1-5把在丝母座1-6上，丝母座通过螺钉与上滑座1-7连接，从而可以带动安装在上滑座上的工件轴箱体及工件（图中未画处）一起快速横向移动，十字交叉滚动导轨1-9既通过螺钉1-8与下滑座1-12连接又通过螺钉1-10与床身1-4连接，从而实现在伺服电机的驱动下工作台上滑座快移运动，完成工件的上、下料操作。并且，采用十字交叉导轨及双螺母式滚珠丝杠可以防止工作台爬行现象的产生，消除轴向运动间隙，提高上、下料操作往复运动的精度及灵敏度。这样，就使得工件上、下料时间缩短，提高了加工前、后的辅助时间的利用率和加工效率。

如图4所示，交流电机2-1通过平键2-2与小多楔带轮2-3连接，再通过能较好平稳传递运动的多楔带2-4把动力传到与大多楔带2-5连接的采用套筒式安装的套筒工件主轴2-6上，套筒工件主轴安装在工件轴箱体2-7的壳体孔里；电磁无心卡具上的垫2-10通过螺钉2-9把电磁无心卡具把在套筒工件主轴的前端面，并且电磁无心卡具通过螺钉2-8把在工件轴箱体上，这样使电磁无心卡具的线圈部分是固定的，与主轴连接的心部转动体是转动的，当线圈2-11通电后，切割磁力线形成电磁吸力，电磁无心卡具的定位盘2-12把已经粗磨成形的滚子2-13通过磁力吸住，合金支点2-14起支承定位工件作用，这样滚子在电磁无心卡具的定位盘的带动下以一定的偏心量e旋转，因为电机2-1可以无极变速，因此，电磁无心卡具可以带动工件以无极变速的方式旋转。通过调整螺杆2-15可以微调合金支点2-14，以保证合金支点的合金在工件的垂直中心线上。

如附图5所示，整个数控砂轮修整器通过螺钉3-2安装在床身3-1上，纵向电机3-8通过螺钉3-7安装在电机支架3-5上，电机支架3-5用螺钉3-6把在数控砂轮修整器的下滑座3-4上；横向电机3-17通过螺钉3-18安装在电机支架3-21上,电机支架3-21用螺钉3-20把在数控砂轮修整器的下滑座3-4上。当进行砂轮的大曲率半径的修整时，纵向电机3-8通过联轴器9带动纵向丝杠3-10转动，与纵向丝杠配合的丝母3-16通过螺钉3-14与滑座连接，从而可以带动中滑座3-15及以上的部分纵向往复运动；同时，横向电机3-17通过联轴器3-19带动横向丝杠3-12转动，与横向丝杠配合的丝母3-13通过螺钉3-11与上滑座连接，从而可以带动上滑座3-3及以上的部分横向往复运动。这样安装在上滑座上的修整器座3-22带动修整器支杆3-23，带动安装在修整器支杆顶端的合金刀柄3-24和合金头3-25对宽砂轮（300㎜）3-26进行大曲率半径的数控粗、精修整。