數控關節軸承外球面范成磨床的探討

【摘 要】當前在進行關節軸承外球面磨削加工過程中，很多都是使用切入磨削來做加工的，但是因為使用切入磨削加工后的關節軸承外球面，其表面仍然很是粗糙，這使得關節軸承外球面質量不符合使用要求。基于此，本文對數控關節軸承外球面范成磨床的問題作探討。

【關鍵詞】數控關節軸承；外球面；范成磨床

當前角接觸軸承和關節軸承的內圈外球面進行磨削加工時，一般都是使用切入磨削的方式來加工的，但是切入磨削的缺點是加工過于粗糙，使得加工后的關節軸承外球面不符合使用標準，在使用前，還需要進行必要的拋光處理，而使用數控關節軸承外球面范成磨床進行關節軸承外球面的加工，其可很大程度上改善工件表面粗糙度，有效降低球形的誤差。因此對其使用的研究有著一定的意義。

1 范成磨床的加工原理概述

范成磨床加工原理如圖1所示，從圖1可知，如果一個圓通過一定的限制，使得其按照某一方式做定軸運動，那么其劃過的軌跡必然會構成一個球，這就是范成磨削的基本原理，因此對于范成磨削來說，其的使用必須要遵循以下幾點基礎原則：（1）機具中心線（如工作軸和砂輪軸）要保證其必須要在同一平面，其中心線要保證和工作中心垂直相交；（2）在范成機床具體工作時，砂輪和磨削部分兩者要做吻合，并保持一個球面環狀態；（3）因為范成磨削，是通過滾到做磨削的，因此其所受外界因素影響較小，所以做出的關節軸承外球面質量較高。

2 機床構造

2.1 機床構建組成

范成磨削是用橫向的磨削布局，其主要構件有以下幾部分：（1）床身；（2）工件拖板；（3）工件箱；（4）修整器；（5）回轉油缸；（6）伺服電動機；（7）磨頭拖板；（8）伺服電動機；（9）磨頭座；（10）杯形砂輪；（11）彈性脹套；（12）定位芯軸；（13）工件。而這些構件共同組成了整個范成機床系統，其核心有進給、液壓、電氣等系統。

2.2 定心裝置和工件軸

在工作過程中，工件軸通常利用定位芯軸做其定位，通過機床內的液壓油缸進而對彈性脹套進行控制，另外對于回轉油缸，通常使用二位四通轉閥來對其伸縮進行有效控制。在進行工作時，當油缸伸出時，此時芯軸松開脹套，就可將工件取出來，反之，當控制油缸座縮進運動時，其必然帶動工作臂將工件夾緊，當工件夾緊之后，工件軸帶動工件做高速旋轉運動，進而使得工件得到磨削，在磨削過程中工作拖板上的工件箱能夠在30°內做旋轉運動，進而可完成對關節軸承外球面的磨削工作，整個磨削工作中，自動化程度高，因此磨削加工質量避免了傳統切入磨削的人為影響因素，使得關節軸外球面較為光滑。

2.3 范成機床修整器使用

在機床工作時，如果砂輪出現的磨損較為嚴重時，可使用修整器對砂輪進行修整，通常利用金剛筆單點插補修整，其從C點至E點為直線修整，而從E點至D點則為插補修整，通過對砂輪的修整后，可通過機床內E點圓環面進行磨削工作，通過修整再磨削之后的工件表面通常呈現為均勻的花紋。對于砂輪修整的空間定位可使用伺服電動機做調節，并且伺服電動機有著空間定位記憶功能，其可使得機床工作時，完成對磨削的科學精確控制，因此使得關節軸承外球面的加工質量將變得更高。

2.4 范成機床進給系統

范成機床其核心結構就是進給系統，其使得機床的精度保持性和精度能夠得到保證，該范成磨床使用十字交叉滾子導軌，其為機床精度持久性和定位精度打下了較好的基礎，進給系統使用伺服電動機進行驅動，通過精密的滾珠絲杠和螺母使得工件拖板做前后運動，并且對修整器金剛筆修整位置和工件前后位置做控制；磨頭拖板通過另一個伺服電動機帶動做前后運動，最終實現了砂輪和工件的有效進給，使用雙伺服電動機對拖板進行驅動，使得整個機床在進行工作時，其精度能達到較高水平。

3 磨削效果對比探討

對于其磨削效果的對比，主要是從以下兩方面來看的：（1）粗糙度。范成磨削過程中，杯形砂輪對外球面做磨削，整個圓環均和砂輪做磨削，能夠有效的彌補砂輪某處缺陷而導致的工件表面某部位特別粗糙的問題，并且采用樹脂作為砂輪和工件之間的潤滑劑，在工作過程中，磨粒脫粒更快，最終使得關節軸承外球面的粗糙度較小，通常在0.2μm以下，而傳統的切入磨削其砂輪缺陷直接反應在工件表面，所以經過磨削之后的工件表面粗糙度Ra常常大于等于0.4μm。（2）制成的工件球形誤差。數控范成機床采用自磨原理，其在工作時，砂輪本身質量對工件影響不大，不管砂輪具體尺寸及表面形狀，經過加工最后工件表面形狀肯定為圓形，其球形誤差通常要比2μm要小，而傳統使用的切入磨削其砂輪質量對工件質量影響極大，因此工件質量的好壞和砂輪表面質量有直接關系，通常情況下，其球形誤差要超過4μm。

4 結語

總之，在進行關節軸承外球面磨削加工中，使用數控關節軸承外球面范成磨床，其優點顯著，其能夠用在對各類球閥的加工，其表面粗糙度和球形誤差相對較高，而且機床使用修整器對砂輪進行修整之后，對工件尺寸就能實現精確控制。

【參考文獻】

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[責任編輯：薛俊歌]