大型立車靠模法加工內外球面工具

濟南重工股份有限公司 （山東 250109） 陳艷霞 孟雪芹 殷合芬

濟南重工股份有限公司是機械加工大型企業，是電廠用磨煤機的主要生產企業，約占市場總量的70%。磨煤機的主要零部件主軸承由球面襯和球面座組成，我們在C534J1立車上試制成功自動走刀車削球面工具，效果比較好。

1.工具適用范圍及特點

（1）適用于1個刀架或2個刀架的大型立車（C534J1）上使用，只利用一個刀架垂直走刀，實現自動走刀車削球面。

（2）一套工具即可加工內、外球面。利用內、外靠模板就能實現內、外球面的加工，結構簡單，易于制造，利用該工具車削球面自動走刀，走形正確，效果良好，質量易保證。

（3）工具適用于球面R加工較廣泛，易于更換。車削不同直徑球面時，只需更換相應直徑的靠模板就能實現。

（4）工具便于安裝，易找正，進刀量易于調節，加工球面精度高，表面粗糙度值較低。

2.工具結構及使用原理

（1）加工外球面時的結構及使用原理：圖1是在立車（C534J1）上加工外球面軸承襯時的示意圖，其中刀桿部裝9包括刀桿、軸承、銷軸、彈簧、擋圈及壓緊螺母等。

圖1 車外球加工示意圖

其使用原理為：加工外球面靠模6（靠模半徑R等于工件球半徑R1加上軸承的半徑R2），通過支撐5固定在同側機床刀架的外側橫梁4上，安裝時將靠模的圓弧中心與工件球面中心處在同一垂直平面內且在同一水平線上。

刀桿架2壓緊在機床刀臺3上，刀桿部裝9裝在刀桿架2方孔中且可以在方孔中水平方向運動，刀桿后部固定彈簧7，彈簧通過后方壓緊螺母緊固，始終處于壓縮狀態。刀桿與靠模接觸的地方通過銷軸安裝一件軸承8，軸承通過銷軸固定在刀桿上，安裝時保證刀桿長度方向中心線與工件球面水平中心線處在同一垂直平面內且平行。

其工作原理為：機床刀臺向上運動帶動刀桿架、刀桿向上走刀，刀桿通過壓縮態彈簧，迫使軸承沿靠模作圓弧運動，由于軸承固定在刀桿上，所以迫使刀桿做弧面運動，從而實現外球面加工。

（2）加工內球面時的結構及使用原理：圖2是在立車（C534J1）上加工內球面軸承座時的示意圖。其使用原理為：加工內球面靠模2（靠模R半徑等于工件球半徑R1減去軸承的半徑R2）通過支撐3固定在同側機床刀架的內側橫梁4上，安裝時將靠模的圓弧中心與工件球面中心處在同一垂直平面內，且在同一水平線上。

圖2 車外球加工示意圖

刀桿架6壓緊在機床刀臺5上，刀桿部裝8裝在刀桿架6方孔中，且可以在方孔中水平方向運動，刀桿后部固定彈簧1，彈簧通過后方壓緊螺母緊固始終處于壓縮狀態，刀桿與靠模接觸的地方通過銷軸安裝一件軸承9，軸承通過銷軸固定在刀桿上，安裝時保證刀桿長度方向中心線與工件球面水平中心線處在同一垂直平面內且平行。

其工作原理為：機床刀臺向上運動帶動刀桿架、刀桿向上走刀，刀桿通過壓縮態彈簧，迫使軸承沿靠模做圓弧運動，由于軸承固定在刀桿上，所以迫使刀桿做弧面運動，從而實現內球面加工。

加工內球面原理與加工外球面類似，不同之處是，將靠模上內弧面改成外弧面，同時工裝由工件外側移至工件內側。

3.注意事項

（1）必須保證靠模板圓弧尺寸與工件球面尺寸一致（具體方法是：加工外球面時靠模R半徑等于工件球半徑R1加上軸承的半徑R2，加工內球面時靠模R半徑等于工件球半徑R1減去軸承的半徑R2），且靠模板圓弧長度必須大于工件球面長度，加工外球面時，靠模板內圓弧，加工內球面時，靠模板外圓弧，且靠模外圓弧與直面接合處設計為圓弧過渡，有效避免了使用過程中軸承與靠模板發生干涉。

（2）需在機床橫梁上適當位置鉆兩個螺紋孔，用來聯接并固定支撐3。

（3）安裝固定靠模板時，使靠模板中心與工件中心處在同一水平面上。其方法是：靠模板在機加工完成后由鉗工在其寬度方向適當位置刻一水平線，在安裝時將刻線與刀桿上端面重合，并且使刀尖與工件高度方向的中心線對齊。

（4）安裝彈簧時，必須保證在刀桿運動過程中一直處于壓縮狀態，彈簧壓縮量可以通過后面壓緊螺母進行調節。

（5）在刀桿運動過程中，保證軸承在銷軸上動作靈活，這就要求銷軸與軸承內孔公差及表面粗糙度等質量要求必須嚴格按圖樣及工藝制做。

4.實際效果

主軸承是我公司主要產品磨煤機中的一個重要零件，體積龐大，形狀復雜，加工精度要求高，加上面臨著許多困難，如果購買或改造數控設備，需很大一筆資金。在資金緊缺、零件工期緊迫的情況下，我們積極開動腦筋，集思廣益，利用自己的智慧研發工具，探索工藝方法，使球面尺寸精度和表面質量也得到了提高。這種加工方法很好地解決了主軸承球面瓦和球面座的加工問題，提高了企業的加工能力和工藝水平。

采用此工具前，在加工磨煤機主軸承球面襯和球面座時，以前是由手動刀架在立車上“趕”弧，粗車時樣板檢驗，精車時用寬刃成形刀分段接刀“靠”形。我們也曾設計了一套機械式連桿滑塊機構加工球面，該裝置的缺點是懸臂太長，吃刀不能太深，加工效率低，表面粗糙度值高，精度也低。以上方法在加工球面時均存在形狀誤差大，表面粗糙度值高，且勞動強度大，效率低的缺點。

采用此工具后，在立車上應用，走形正確，表面粗糙度值可達Ra=3.2μm，勞動強度大大降低，質量符合要求，效率提高5倍以上。