摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床及使用方法与流程

1.本发明涉及轴承滚子加工技术领域，具体地说是一种摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床及使用方法。


背景技术：

2.球基面凸度滚子是新一代的轴承用关键零部件，其加工精度直接关系轴承的运转精度和使用寿命，所以高质量轴承对球面滚子的加工精度也提出了更高的要求。球面滚子外径呈球形或者多角度锥形，这种形状的球面滚子在加工中存在定位难、加工尺寸不易控制、精度控制难度大的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床及使用方法，用于实现对滚子的磨削加工。
4.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床，它包括机座以及设置在机座上的床头箱、砂轮、驱动砂轮旋转的砂轮驱动机构，其特征是，还包括：
5.摆动轴及驱动机构，它设置在机座与床头箱之间用于驱动床头箱在水平面内摆动；
6.工件轴，它转动安装在床头箱上，在工件轴端部固定有夹具；
7.工件轴驱动机构，它设置在床头箱上用于驱动工件轴的旋转；
8.移动单元，设置在机座与砂轮驱动机构之间用于将砂轮带动至工作位置；
9.上料单元，它设置在机座前端，用于将滚子逐个添加至夹具内；
10.打料单元，它设置在床头箱上用于将夹具内的滚子打落；
11.下料单元，它设置在机座后侧，用于接收夹具上掉落的滚子。
12.进一步地，移动单元包括与机座右端滑动连接的大拖板、驱动大拖板左右移动的大拖板驱动机构、与大拖板滑动连接的小拖板、驱动小拖板前后滑动的小拖板驱动机构。
13.进一步地，上料单元包括支承机构、料道和推出气缸，支承机构设置有两个，料道固定在第一个支承机构的顶部，推出气缸固定在第二个支承机构的顶部，在推出气缸活塞杆固定有推杆。
14.进一步地，支承机构包括与机座固定连接且竖向设置的支架、转动安装在支架上部的立柱、设置在立柱与支架之间的锁紧螺钉、固定在立柱上部的第一销轴、与第一销轴铰接连接的一对左右设置的支杆；推出气缸固定在安装板上，在料道的下部和安装板上均设有长槽，在长槽内设有一对左右设置的第二销轴，支杆的上端与对应的第二销轴铰接连接。
15.进一步地，料道包括定板、动板和过渡板，动板活动设置在定板的上部与定板围成放置滚子的通道，在定板上设有调节槽，在动板上螺纹安装有定位螺栓，定位螺栓穿在调节槽内，定位螺栓上设有配套的螺母；过渡板为圆弧形板，过渡板固定在定板的端部。
16.进一步地，打料单元包括固定在床头箱上的打料气缸、固定在工件轴内的限位螺母、活动设置在工件轴内的打料杆、设置在打料杆与限位螺母之间的弹簧，打料杆与打料气缸活塞杆共轴线设置。
17.进一步地，下料单元包括固定在机座后侧的接料斗、设置在接料斗下方且与接料斗连通的弹簧管。
18.进一步地，在过渡板上螺纹安装有调节螺钉，调节螺钉伸入过渡板内侧一段。
19.进一步地，在机座上设有砂轮修正单元，砂轮修正单元包括电机及固定在电机输出端的修正器。
20.摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床的使用方法，其特征是，它包括以下步骤：
21.(1)将滚子放置在料道上，此时滚子在料道内依次排列并沿着滚道向下滚动，最前端的滚子在自重下滚落至过渡板上；
22.(2)通过摆动轴及驱动机构驱使床头箱摆动至最前侧，上料单元动作将滚子推入到夹具中；
23.(3)在摆动轴及驱动机构的作用下驱动床头箱反向摆动，在摆动过程中滚子与旋转的砂轮接触，实现对滚子的磨削处理；
24.(4)直至床头箱摆动至最后侧时，打料单元动作将夹具上的滚子打落，打落的滚子落在下料单元中；
25.(5)打料完成后，床头箱反向摆动，直至床头箱再次摆动至最前侧，此为一个工作循环。
26.本发明的有益效果是：本发明提供的摆动式球面滚子球基面磨削专用磨床及使用方法，采用电磁无心夹具，提高了加工精度，磨削的球面滚子的球基面精度稳定可以达到ii级精度；采用多轴驱动结构，机床动作简单，提高了运动的精度和机床工作的可靠性；采用单机自动工作，便于生产管理。滚子的上料、磨削、打料和下料过程前后连贯，提高了设备的加工能力，便于组织柔性生产和连线生产。
附图说明
27.图1为本发明的磨床俯视示意图；
28.图2为本发明的磨床正面示意图(去除上料单元和下料单元)；
29.图3为磨削滚子时滚子与砂轮的接触状态示意图；
30.图4为下料单元的示意图；
31.图5为上料单元的正视图(不含推杆、推出气缸)；
32.图6为上料单元的俯视图；
33.图7为滚子落在过渡板上的示意图；
34.图8为夹具的剖视图；
35.图9为上料时上料单元与夹具的位置关系图；
36.图10为下料时夹具与下料单元的位置关系图；
37.图11为推出气缸与支承机构的装配示意图；
38.图中：1机座，2床头箱，3工件轴驱动机构，4工件轴，5砂轮，6砂轮修正单元，7砂轮驱动机构，8大拖板，81大拖板驱动机构，9小拖板，91小拖板驱动机构，10打料气缸，11打料
杆，12夹具，13滚子，14转盘，15摆动轴及驱动机构，16拖板箱，17上料单元，171支架，172立柱，1721锁紧螺钉，173推出气缸，1731推杆，1732固定架，174第一销轴，175定板，1751动板，1752调节槽，1753定位螺栓，1754长槽，176支杆，177第二销轴，178过渡板，179调节螺钉，18下料单元，19弹簧，20限位螺母，21接料斗，22弹簧管，23安装板，24滚子轴线，241上料轴线，242磨削起始轴线，243磨削终止轴线，244下料轴线。
具体实施方式
39.如图1至图11所示，本发明的磨床主要包括机座1、床头箱2、工件轴4、砂轮5、砂轮修正单元6、砂轮驱动机构7、大拖板8、大拖板驱动机构81、小拖板9、小拖板驱动机构91、打料单元、夹具12、转盘14、摆动轴及驱动机构15、拖板箱16、上料单元17和下料单元18，下面结合附图对本发明进行详细描述。
40.如图1、图2所示，机座1为本发明的主体部件，是整个机床的支承和安装基础。在机座的左端转动安装有转盘14，在机座上设有驱动转盘在水平面内摆动的摆动轴及驱动机构15，摆动轴及驱动机构主要包括与转盘固定连接的摆动轴、以及驱动摆动轴在水平面内摆动的电机和传动机构，这在机床领域为公知技术，在此不再赘述。在摆动轴及驱动机构的作用下可以驱动转盘在水平面内的摆动，且转盘在水平面内摆动时，可以按照设定的角度往复摆动，在摆动轴及驱动机构的作用下转盘摆动的最大角度可以预先设定且固定的，转盘摆动的最大角度由床头箱最前侧和最后侧的位置决定。在转盘上固定有床头箱2，在床头箱上转动安装有空心的工件轴4，在床头箱上设有驱动工件轴旋转的工件轴驱动机构3，在工件轴的右端固定有夹具12，如图8所示，夹具12的右端面内设有夹持滚子的夹持孔。在工件轴的内侧设有打料杆11，打料杆的延长线上设有打料气缸10，打料气缸固定在床头箱上。在打料气缸活塞杆的推动作用下，打料杆在工件轴内移动，当打料杆伸入夹持孔内时与位于夹持孔内的滚子13接触，进而将滚子从夹具上打落。夹持孔为锥形孔，滚子进入夹持孔中一段后，不可继续向左移动，但滚子可以向右移动进而移出夹持孔。打料气缸和打料杆构成了打料单元，通过打料单元将滚子从夹具上卸下。在工件轴内设有弹簧19，在工件轴内侧固定有限位螺母20，弹簧的第一端与限位螺母固定连接，弹簧的第二端与打料杆外壁固定连接，且打料杆设置在弹簧内侧，打料气缸活塞杆伸出与打料杆接触后可以推动打料杆向夹具所在的一侧移动，直至打料杆与滚子接触将滚子打落。打料气缸活塞杆反向移动且与打料杆分离后，在弹簧的作用下打料杆复位。通过调节弹簧的长度，可以调节打料杆的预紧力。
41.在机座的右端设有拖板箱16，在拖板箱上左右滑动安装有大拖板8，在大拖板与拖板箱之间设有大拖板驱动机构81，大拖板驱动机构可以包括电机和丝杠螺动副，通过大拖板驱动机构驱动大拖板的左右移动。
42.在大拖板上左右滑动安装有小拖板9，在小拖板与大拖板之间设有小拖板驱动机构91，通过小拖板驱动机构驱动小拖板沿大拖板的前后移动。
43.在小拖板上固定有砂轮驱动机构7，在砂轮驱动机构上设有砂轮5，在砂轮驱动机构的作用下驱动砂轮的转动，砂轮驱动机构主要包括电机和砂轮轴。在大拖板、大拖板驱动机构、小拖板和小拖板驱动机构的作用下，将砂轮移动至合适的工作位置。大拖板、大拖板驱动机构、小拖板和小拖板驱动机构构成了移动单元，在移动单元的作用下带动砂轮驱动机构及砂轮的移动，直至砂轮处于工作位置。
44.为对砂轮进行修正，在机座的后侧设有砂轮修正单元6，砂轮修正单元主要包括电机和修正器，通过电机带动修正器的旋转，当砂轮与旋转的修正器接触后，便可以对砂轮进行修正。
45.工作时，首先在摆动轴及驱动机构的作用下将床头箱摆动至最前侧，如图3所示，此时滚子轴线24与上料轴线241重合，滚子上料进入夹具中，随后，在摆动轴及驱动机构的作用下床头箱向后摆动，直至滚子轴线到达磨削起始轴线242位置时，滚子开始与旋转的砂轮接触，此时砂轮开始对滚子进行磨削；随着床头箱继续向后摆动，直至滚子轴线与磨削终止轴线243重合后，磨削作业结束。床头箱继续后摆直至滚子轴线与下料轴线244位置重合时，床头箱停止摆动，随后打料气缸动作驱动打料杆将滚子从夹具上打落，此为滚子的一个磨削过程。
46.在上料轴线的延长线上设有上料单元17，上料单元包括支承机构、料道和推出气缸，支承机构有两个，如图5至图7所示，支承机构包括与机座固定连接且竖向设置的支架171、转动安装在支架上部的立柱172、设置在立柱与支架之间的锁紧螺钉1721、固定在立柱上部的第一销轴174、与第一销轴铰接连接的一对左右设置的支杆176，支架上设有螺纹孔，支架通过螺栓与机座固定连接。在支架上部设有圆槽，立柱下部转动安装在圆槽中。调节好立柱与支架之间的相对位置后，通过锁紧螺钉实现对立柱的锁止固定。在立柱上方设有定板175，在定板一端固定有圆弧形的过渡板178，在定板的下部设有长槽1754，在长槽内设有一对左右设置的第二销轴177，其中一根支杆设置在第一销轴与左侧的第二销轴之间，另外一根支杆设置在第一销轴与右侧的第二销轴之间。支杆与第一销轴、支杆与第二销轴之间均铰接连接，这样通过移动第二销轴的位置，可以改变支杆、定板围成的三角形的形状，进而调节定板的倾斜状态。第二销轴在长槽内位置固定后，将第二销轴与定板锁止固定即可。在定板上设有动板1751，动板与定板之间滑动连接，在定板上设有调节槽1752，在调节槽内设有定位螺栓1753，定位螺栓与动板螺纹连接，定位螺栓上设有配套的螺母。松开定位螺栓后，可以调节动板与定板之间的相对位置，滚子放置在动板与定板之间，根据滚子的轴线尺寸，调节动板与定板之间的相对位置。然后将定位螺栓锁紧，即可实现动板与定板之间的相对锁止固定。定板、动板和过渡板构成了料道，定板与动板之间的滚子可以在自重下滚动至过渡板上，在过渡板上螺纹安装有调节螺钉179，根据滚子的外径大小，旋转调节螺钉，进而调节伸入过渡板内侧的调节螺钉的长度，以保证滚子的轴线与过渡板的中轴线位于同一竖直面内，最终保证推出机构作用时可以顺利的将滚子从过渡板上推出。从侧面看定板为
“┠”
形结构，动板设置在定板的上部。定板上部与动板围成放置滚子的通道。
47.推出气缸173设置在过渡板中轴线的延长线上，其中一个支承机构用于支撑料道，另外一个支承机构用于支撑推出气缸，如图11所示，在另外一个支承机构的上方设有固定架1732，在固定架上也设有长槽，另外一个支承机构的第二销轴置于该长槽中，推出气缸固定在固定架上，在推出气缸的活塞杆上固定有推杆1731，推出气缸动作时驱动推杆的移动，推杆在推出气缸的作用下靠近过渡板直至与过渡板上的滚子接触后，可以推动滚子在过渡板上移动，直至将滚子从过渡板上推出并阻挡料道中滚子移动，随后推出气缸反向动作，驱动推杆复位，料道中滚子依靠自重重新定位到过渡板中。固定架为钣金件，可以通过钢板折弯得到，固定架的作用是对推出气缸进行安装。
48.如图9所示，需要上料时，床头箱摆动至最前端，此时夹具轴线与过渡板轴线、推杆
轴线共线设置，在推出气缸的作用下推杆将过渡板上的滚子推动至夹具内，随后推出气缸反向动作。并且，在摆动轴及驱动机构的作用下床头箱向后侧摆动，如图10所示，床头箱摆动至最后侧时，打料单元工作将滚子从夹具上打落。如图4所示，下料单元18包括接料斗21、固定在接料斗一端的安装板23、设置在接料斗下方的弹簧管22，弹簧管的上端与接料斗底部连接，安装板与机座固定连接。滚子从夹具上掉落后落在接料斗内，然后进入弹簧管中，最后经弹簧管进入收集容器内。
49.下面对本发明的磨床的使用方法进行描述：
50.(1)将滚子放置在料道上，此时滚子在料道内依次排列并沿着滚道向下滚动，最前端的滚子在自重下滚落至过渡板上；
51.(2)通过摆动轴及驱动机构驱使床头箱摆动至最前侧，上料单元动作将滚子推入到夹具中；
52.(3)在摆动轴及驱动机构的作用下驱动床头箱反向摆动，在摆动过程中滚子与旋转的砂轮接触，实现对滚子的磨削处理；
53.(4)直至床头箱摆动至最后侧时，打料单元动作将夹具上的滚子打落，打落的滚子落在下料单元中；
54.(5)打料完成后，床头箱反向摆动，直至床头箱再次摆动至最前侧，此为一个工作循环。