ZK9350 數控軸承保持架鉆床設計

郭章信

（安陽鑫盛機床股份有限公司，河南 安陽 455000）

目前，國內軸承行業使用的軸承保持架鉆孔設備，是傳統的沒有采用數控技術的加工機床。主軸驅動采用普通三相異步電動機通過減速箱有級調速的方式，傳動不穩定，結構復雜，不能實現無級調速；工作臺分度采用機械分度機構，結構復雜，分度精度低；夾緊工件時采用手動夾緊，效率低下；鉆孔時刀具采用液壓驅動的滑臺結構進給方式，定位精度低，加工精度低；刀具裝夾時手動拉緊，自動化程度低，效率較低。另外，傳統加工設備沒有采用自動排屑機構，以及防護較差，均不利于生產加工和環境保護。由于沒有專用的高效加工設備，一些軸承制造企業只好購買昂貴的加工中心來“大材小用”，由于是通用設備，某些方面使用起來并不方便，加工產品種類也受到限制。ZK9350 數控軸承保持架鉆床正是為滿足軸承行業市場需求而開發的一種高效率、高精度、高自動化的數字化加工設備，是采用了先進數控技術的機電液氣一體化產品，液壓夾緊，可手動或程序控制加工，且采用全封閉防護結構，清潔環保。

1 機床技術方案

1.1 機床結構

圖1 為機床外觀及結構方案。機床主要包括床身、床鞍及回轉工作臺、動力頭、排屑冷卻、電氣、液壓及防護等部分。在床身5 上固定著床鞍6，滑板16 在床鞍之上，可沿燕尾導軌橫向滑動，通過搖動手柄，利用絲杠螺母副19 傳動可調整滑板在床鞍上的位置。滑板上固定著回轉工作臺9，松開螺釘后，利用工作臺旋轉調整裝置17 可使回轉工作臺在半周內調整至任一位置進行固定，調整時還可使用微調裝置7 進行精確調整。回轉工作臺為一伺服電動機驅動、液壓剎緊的精確分度立式工作臺，專業生產廠家生產，分度精度20″，重復定位精度6″，剎緊力矩2000 N·m。回轉工作臺上安裝有壓緊油缸8，可利用液壓夾緊工件10，可靠安裝在由工裝定位的工作臺上。

鏜削主軸單元12 通過支承件固定在可沿床身縱向移動的滾子式滾動直線導軌副20 上，導軌由進給機構15 的伺服電動機通過絲杠螺母副傳動驅動，帶動鏜削頭實現進給運動。鏜削主軸單元可由專業生產廠家生產，主軸裝刀結構為自動拉緊氣動松開的7:24 標準錐度配合刀柄結構，驅動電動機為主軸伺服電動機13，可無級調速。

液壓裝置4 提供必要的液壓驅動動力源，為工件夾緊油缸、回轉工作臺剎緊油缸提供液壓油。排屑裝置3 由專業廠家生產，其將切屑自動輸送至切屑箱中。冷卻箱部分包括冷卻液泵及箱等，分幾個噴嘴噴出冷卻液，沖刷切屑并冷卻潤滑刀具。電氣箱21 中為電氣元件及驅動模塊等，機床由數控系統控制，通過操縱箱2 進行編程或手動操縱進行加工。

1.2 機床主要技術參數

機床主要技術參數見表1。

1.3 工藝過程

表1 機床主要技術參數

機床工作時，安裝在回轉工作臺上的圓形軸承保持架在液壓夾緊及液壓剎緊的情況下牢固地固定在工作臺上，并按程序進行精確回轉分度，鏜削動力頭安裝好刀具后，高速旋轉并向前按設定速度進給，鉆削后再退出，然后等工件分度后再進行另一次進給加工，如此循環，直至加工完一個工件上所有孔。回轉工作臺可在半周內調整其在滑板上的固定位置，因此既可加工工件上的軸向孔，也可加工徑向孔，甚至斜向孔。當工件需要擴孔時，利用模板上的定位銷可以對軸向孔進行重復裝夾定位，利用徑向定位銷可對徑向孔進行重復裝夾定位，方便可靠。

2 關鍵技術

2.1 軸向、徑向及任意角度孔的鉆削方案設計

由于軸承保持架種類規格繁多，在同一臺機床上應能夠加工多種產品，軸承保持架需加工的孔有軸向孔、徑向孔，也有與軸向成一定角度的斜向孔。在設計加工方案時，將安裝工件的回轉工作臺固定在一個可回轉調整的基座上，基座在滑板上可手動旋轉調整到需要的任意角度，之后緊固。滑板可在床鞍上沿燕尾導軌移動，以調整安裝在回轉工作臺上的工件對鉆削刀具的相對位置。為了提高機床的加工效率，采用模塊化設計，也可采用雙回轉工作臺固定在滑板上，伺服驅動實現對加工角度的調整及分度。上述方案保證了對軸向、徑向及任意角度孔的鉆削加工。

機床采用液壓油缸夾緊工件，分度時液壓剎緊，安全可靠；軸向擴孔時采用模板二次裝夾定位，徑向擴孔時將分度盤回歸零位，用定位銷實現二次裝夾定位。

2.2 數控通孔立式回轉工作臺在精確分度中的應用

傳統機床采用液壓頂桿撥動分度棘輪的方式對工件分度，精度較低。本機床采用數控通孔立式回轉工作臺，伺服驅動進行精確分度，分度精度20″，重復精度6″；回轉工作臺底座固定在一個基座上，可在半周內連續旋轉角度進行位置調整，實現多角度位置的孔的加工。回轉工作臺采用專業廠家制造的產品，保證制造精度，符合設計要求。

2.3 鏜削動力頭及進給機構的設計

刀具加工系統采用鏜削主軸單元配置主軸伺服電動機組成的動力頭，主軸調速可無級進行，按模塊化設計原則，動力頭也可配置變頻電動機以降低成本；主軸頭采用標準50 號7:24 錐孔，適用BT50 刀柄結構，刀具拉緊方式為自動拉緊，氣動松開。

采用FANUC 0i TD 數控系統進行控制，進給系統采用伺服電動機驅動，經精密減速器減速后驅動滾珠絲杠副，帶動動力頭移動。由于采用減速結構，驅動絲杠轉矩更大。鏜削動力頭移動配置滾子式滾動直線導軌，承載大、剛度大、摩擦力小、無爬行。導軌潤滑采用自動集中潤滑系統。

2.4 機、電、液、氣高自動化一體設計

本機床總體設計充分考慮各部件的功能結構及相互影響，合理設計床身等基礎零件結構，驗證設計電路的可靠性，保證液壓氣動系統的穩定有效。機床液壓站放置在機床左側空腔內，電箱固定在機床后部，結構緊湊合理，易于吊運。機床采用全封閉防護，水槍噴射清掃切屑并自動排屑，操縱箱固定在機床床身上，上部操縱面板可自由轉動角度，操縱方便，射燈照明，美觀大方。本機床集機電液氣于一體，對機床的控制設計從安全方面做了充分的考慮，對操作的方便性從人體工程學方面進行了宜人化的設計，對機床的外觀及防護設計加強了綠色環保的意識。

3 結語

針對國內軸承行業加工現狀，根據用戶要求，開發了行業專用的高效加工機床，通過用戶驗收后并使用，達到設計要求，并已獲國家專利。本機床性價比高，綜合成本低，克服了傳統軸承保持架鉆孔加工設備的精度低、效率低、自動化程度低、易污染環境的種種弊病，而且設備結構簡單、方便實用。