3MZ203D數(shù)控軸承內(nèi)圓磨進(jìn)給工作臺(tái)結(jié)構(gòu)和裝配工藝的改進(jìn)

李景濤，王付濤

（洛陽(yáng)風(fēng)動(dòng)工具有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

數(shù)控軸承磨床作為軸承加工的現(xiàn)代化裝備，是軸承磨削加工向自動(dòng)化、高效化、高精度化發(fā)展的重要設(shè)備。3MZ203D數(shù)控軸承內(nèi)圓磨床，是加工P4、P5級(jí)角接觸球軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的數(shù)控磨床。進(jìn)給工作臺(tái)部件、往復(fù)工作臺(tái)部件，為該數(shù)控磨床傳動(dòng)系統(tǒng)重要的組成部分。其中進(jìn)給工作臺(tái)部件由滾珠絲杠、伺服電機(jī)等組成，往復(fù)工作臺(tái)部件由油缸、活塞系統(tǒng)組成。往復(fù)工作臺(tái)部件中工作臺(tái)的工作狀態(tài)，只是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給工件臺(tái)部件為工件的進(jìn)給系統(tǒng)核心，該部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、安裝精度，是軸承內(nèi)圈內(nèi)徑磨削后尺寸公差、形位公差是否合格的首要保證。

1 原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和裝配工藝

（1）原進(jìn)給工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，絲母座安裝在工作臺(tái)的底面，滾珠絲杠的絲母裝在絲母座內(nèi)孔中，并通過(guò)螺釘相連；支承滾珠絲杠的絲杠軸承，裝在軸承座中，軸承座與軸承支座通過(guò)螺釘相連，軸承支座安裝在底座上，滾珠絲杠軸肩靠在絲杠軸承的內(nèi)圈端面上；伺服電機(jī)的電機(jī)軸，通過(guò)膜片聯(lián)軸器和滾珠絲杠尾部相連，伺服電機(jī)安裝在電機(jī)底座上，電機(jī)底座和其下的墊板安裝在底座上。工作臺(tái)通過(guò)十字交叉滾柱導(dǎo)軌副和底座相連接，工作臺(tái)上安裝工件箱，工件箱前端為電磁無(wú)心夾具，夾具磁吸盤(pán)上是所加工的軸承內(nèi)圈（如圖2）。

（2）進(jìn)給工作臺(tái)傳動(dòng)原理：伺服電機(jī)接伺服驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，伺服電機(jī)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)膜片聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)沿十字交叉滾柱導(dǎo)軌副方向移動(dòng)，帶動(dòng)工件箱前端電磁無(wú)心夾具上的軸承內(nèi)圈進(jìn)給。

圖1 原進(jìn)給工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

圖2 工件箱結(jié)構(gòu)圖

（3）軸承支座安裝方法。如圖3所示，十字交叉滾柱導(dǎo)軌副已安裝在底座上，工作臺(tái)已和十字交叉滾柱導(dǎo)軌副連接，并且導(dǎo)軌已預(yù)緊。絲母座已安裝在工作臺(tái)底面。將工裝芯軸1安裝在絲母座中，通過(guò)螺釘和絲母座相連，工裝芯軸2插入到工裝芯軸1尾部的內(nèi)孔中，工裝芯軸2其上夾杠桿百分表，百分表表頭和軸承支座A面接觸（軸承支座的A面和其B面已刮至垂直），通過(guò)打表和刮A面修正，最終校正A面跳動(dòng)0.01 mm以?xún)?nèi)，上緊軸承支座和底座間螺釘，打定位銷(xiāo)。

圖3 軸承支座安裝圖

（4）軸承座安裝方法。如圖4所示，將軸承座用螺釘安裝在軸承支座上（軸承座的安裝基面和自身內(nèi)孔的垂直度已通過(guò)機(jī)械加工達(dá)到0.003mm），工裝芯軸2其上的杠桿百分表表頭和軸承座內(nèi)孔接觸，通過(guò)打表找正內(nèi)孔，最終校正內(nèi)孔跳動(dòng)0.01mm以?xún)?nèi)，上緊軸承座和軸承支座間螺釘，打定位銷(xiāo)。經(jīng)過(guò)以上步驟后，保證了軸承座內(nèi)孔和絲母座內(nèi)孔的同軸。

圖4 軸承座安裝圖

（5）電機(jī)底座安裝方法。如圖5所示，首先拆去軸承座和軸承支座。再磨電機(jī)底座下的墊板，使安裝后電機(jī)底座內(nèi)孔與絲母座中工裝芯軸1軸線等高，使用杠桿百分表，通過(guò)打表、刮修C面（電機(jī)底座的底面）和電機(jī)底座右端面,最終校正電機(jī)底座右端面跳動(dòng)和電機(jī)底座內(nèi)孔跳動(dòng)均為0.01mm以?xún)?nèi)，上緊電機(jī)底座、墊板和底座間螺釘，打定位銷(xiāo)。最終保證了絲母座內(nèi)孔和軸承座內(nèi)孔、電機(jī)底座內(nèi)孔的同軸。

圖5 電機(jī)底座安裝圖

2 改進(jìn)后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和裝配工藝

（1）對(duì)進(jìn)給工作臺(tái)部件中絲桿和伺服電機(jī)的支承部分進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)（如圖6）。不再使用軸承支座、電機(jī)底座，添加連接座、大端蓋零件。絲杠軸承裝入軸承座，大端蓋的左端外圓裝入連接底座左端內(nèi)孔，兩者為定位配合，用來(lái)定位。裝入絲杠軸承的軸承座通過(guò)螺釘和連接座連接，兩者之間打定位銷(xiāo)。伺服電機(jī)安裝在連接座右部?jī)?nèi)孔中，中間通過(guò)膜片聯(lián)軸器連接絲杠尾部和伺服電機(jī)軸頭。連接座和其下的墊板，通過(guò)螺釘和底座相連接。

圖6 進(jìn)給工作臺(tái)部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)

（2）改進(jìn)后結(jié)構(gòu)的安裝方法。如圖7，先磨連接座下的墊板，使安裝后的連接座內(nèi)孔中心線與絲母座中工裝芯軸1軸線等高，使用夾在工裝芯軸2上杠桿百分表，通過(guò)打表和刮修D(zhuǎn)面（連接座的底面），分別校正連接座右端內(nèi)孔跳動(dòng)0.01mm以?xún)?nèi)，連接座右端面跳動(dòng)0.01mm以?xún)?nèi)，上緊連接座、墊板和底座間螺釘，打定位銷(xiāo)。經(jīng)過(guò)以上步驟，保證了絲母座內(nèi)孔和連接座內(nèi)孔的同軸。

圖7 改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)安裝圖

3 改進(jìn)后的突出優(yōu)點(diǎn)

（1）簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)去掉了軸承支座和電機(jī)座，增加了連接座。相當(dāng)于將軸承支座、電機(jī)座合并成連接座，減少了1個(gè)零件。

（2）便于加工、安裝和更好的保證精度。改進(jìn)前軸承支座、軸承座和電機(jī)座在機(jī)械加工時(shí)，各零件分別加工，裝配時(shí)需要通過(guò)打表和修刮，分別校正軸承支座的A面、軸承座的內(nèi)孔、電機(jī)座的內(nèi)孔和C面，最終找正軸承支座、軸承座、電機(jī)座。

改進(jìn)后連接座的左端內(nèi)孔（定位安裝已安裝上絲桿軸承的軸承座用）和軸承座安裝基面、連接座的右端內(nèi)孔（定位安裝伺服電機(jī)用）和伺服電機(jī)安裝基面，這4者為一次裝夾加工，并且以連接座的底面為基準(zhǔn)，很好的保證了左端內(nèi)孔、右端內(nèi)孔的同軸度；左端內(nèi)孔軸線對(duì)于軸承座安裝基面的垂直度，右端內(nèi)孔軸線對(duì)于伺服電機(jī)安裝基面的垂直度；左端內(nèi)孔軸線、右端內(nèi)孔軸線相對(duì)與連接座底面的平行度。在裝配時(shí)，通過(guò)刮修連接座底面和打表，分別校正連接座右端內(nèi)孔和右端端面跳動(dòng)0.01mm以?xún)?nèi)，即可將連接座的位置找正。

（3）降低成本和提高生產(chǎn)效率。改進(jìn)后每臺(tái)3MZ203D機(jī)床可節(jié)省機(jī)械加工工時(shí)10 h，裝配工時(shí)30 h，每臺(tái)一共降低成本800元，每年節(jié)省將近7萬(wàn)元費(fèi)用；使得每臺(tái)機(jī)床的生產(chǎn)周期縮短了近3 d，提高了生產(chǎn)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3MZ203D數(shù)控軸承內(nèi)圓磨床進(jìn)給工作臺(tái)結(jié)構(gòu)和工藝改進(jìn)，降低了生產(chǎn)費(fèi)用、提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。