關節軸承車球面專用機床探究

鄭慶順

摘要：關節軸承主要是由一個有外球面的內圈和一個有內球面的外圈特殊結構的滑動軸承，能承受較大的負荷，廣泛應用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設備、汽車減震器、水利機械等行業。文章從車外球面專用機床結構原理、車外球面專用機床主要部件的設計、關節軸承車內球面專機設計等幾個方面介紹關節軸承車球面專用機床的設計。

關鍵詞：專用機床設計制作；車球面；關節軸承

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產關節軸承，其中關節軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關節軸承內圈車外球面專機進行設計。專機設計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩定，與成形刀刃磨好壞很大關系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產生變形大，加工出的工件易產生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結構原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設計改裝后車外球面專機設備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結構介紹一下工作循環（圖1設備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進，碰到死撞開關后，中間擺動式推進油缸（5）開始工進，推動回轉盤機構（4）繞著工件（3）的球心旋轉，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉，實現切削，切削工件形成球面，回轉盤機構（4）到達終點后，碰到行程開關的觸點，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關上的觸點，中間擺動式推進油缸（5）開始快退，帶動回轉盤機構（4）繞著工件的球心快速旋轉到起始點，碰到另一個行程開關的觸點，中間擺動式推進油缸（5）停止動作。實現一個工作循環。

2 車外球面專用機床主要部件的設計

2.1 中間擺動式推進油缸選定

需根據中間擺動式推進油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關節軸承的行程需要，同時又考慮結構太大會產生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進給力。

2.2 液壓油路的改裝設計

在油路設計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統，將原控制前拖板往復運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關節軸承車內球面專機設計

3.1 進刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉盤的中間擺動式推進油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉90度，從圖1關節軸承內圈車外球面專用機床設備簡圖可以看出，內圈車外球面專用機床中間擺動式推進油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內球面中間擺動式推進油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內球面專機車削內孔的內球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內球面。

4 使用效果

我公司已先后設計制作3臺關節軸承內圈車外球面專機，2臺關節軸承外圈車內球面專機，設計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節約大量刀具，可節約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經濟效率。

參考文獻

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.

摘要：關節軸承主要是由一個有外球面的內圈和一個有內球面的外圈特殊結構的滑動軸承，能承受較大的負荷，廣泛應用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設備、汽車減震器、水利機械等行業。文章從車外球面專用機床結構原理、車外球面專用機床主要部件的設計、關節軸承車內球面專機設計等幾個方面介紹關節軸承車球面專用機床的設計。

關鍵詞：專用機床設計制作；車球面；關節軸承

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產關節軸承，其中關節軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關節軸承內圈車外球面專機進行設計。專機設計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩定，與成形刀刃磨好壞很大關系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產生變形大，加工出的工件易產生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結構原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設計改裝后車外球面專機設備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結構介紹一下工作循環（圖1設備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進，碰到死撞開關后，中間擺動式推進油缸（5）開始工進，推動回轉盤機構（4）繞著工件（3）的球心旋轉，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉，實現切削，切削工件形成球面，回轉盤機構（4）到達終點后，碰到行程開關的觸點，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關上的觸點，中間擺動式推進油缸（5）開始快退，帶動回轉盤機構（4）繞著工件的球心快速旋轉到起始點，碰到另一個行程開關的觸點，中間擺動式推進油缸（5）停止動作。實現一個工作循環。

2 車外球面專用機床主要部件的設計

2.1 中間擺動式推進油缸選定

需根據中間擺動式推進油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關節軸承的行程需要，同時又考慮結構太大會產生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進給力。

2.2 液壓油路的改裝設計

在油路設計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統，將原控制前拖板往復運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關節軸承車內球面專機設計

3.1 進刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉盤的中間擺動式推進油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉90度，從圖1關節軸承內圈車外球面專用機床設備簡圖可以看出，內圈車外球面專用機床中間擺動式推進油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內球面中間擺動式推進油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內球面專機車削內孔的內球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內球面。

4 使用效果

我公司已先后設計制作3臺關節軸承內圈車外球面專機，2臺關節軸承外圈車內球面專機，設計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節約大量刀具，可節約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經濟效率。

參考文獻

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.

摘要：關節軸承主要是由一個有外球面的內圈和一個有內球面的外圈特殊結構的滑動軸承，能承受較大的負荷，廣泛應用于工程液壓油缸、鍛壓機床、工程機械、自動化設備、汽車減震器、水利機械等行業。文章從車外球面專用機床結構原理、車外球面專用機床主要部件的設計、關節軸承車內球面專機設計等幾個方面介紹關節軸承車球面專用機床的設計。

關鍵詞：專用機床設計制作；車球面；關節軸承

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生產關節軸承，其中關節軸承車球面是車加工的一道主要工序，首先對關節軸承內圈車外球面專機進行設計。專機設計前車球面加工方法：球徑在SΦ100以下采用成形刀車削，成形刀車削存在以下不足：（1）容易產生跳刀，對機床剛性要求較高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培訓時間相對較長；（3）加工出的外球面曲率不穩定，與成形刀刃磨好壞很大關系；（4）成形刀車削切削寬度大，夾具受徑向力大，夾具車削過程產生變形大，加工出的工件易產生壁厚差。為了解決上述不足，我們決定設計車外球面專用機床。

1 車外球面專用機床結構原理

利用使用多年，閑置的半自動液壓車床C9220A進行改裝制造專機，是見效快、造價低的好辦法。圖1是設計改裝后車外球面專機設備簡圖。

車外球面專機基本原理是：按圖1車外球面專用機床主要結構介紹一下工作循環（圖1設備簡圖專機處在起始位置），首先點動啟動按鈕，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快進，碰到死撞開關后，中間擺動式推進油缸（5）開始工進，推動回轉盤機構（4）繞著工件（3）的球心旋轉，讓刀拖板刀架上外圓車刀隨著旋轉，實現切削，切削工件形成球面，回轉盤機構（4）到達終點后，碰到行程開關的觸點，回轉盤機構（4）上讓刀拖板在液壓油的推動下快退（實現讓刀），讓刀到起始點后，碰到讓刀拖板上行程開關上的觸點，中間擺動式推進油缸（5）開始快退，帶動回轉盤機構（4）繞著工件的球心快速旋轉到起始點，碰到另一個行程開關的觸點，中間擺動式推進油缸（5）停止動作。實現一個工作循環。

2 車外球面專用機床主要部件的設計

2.1 中間擺動式推進油缸選定

需根據中間擺動式推進油缸活塞行程選擇，既要保證更大型號，更大寬度的關節軸承的行程需要，同時又考慮結構太大會產生干涉，因此，拖板讓刀油缸直徑選擇D=63mm。就能保證加工大余量外球面所需的進給力。

2.2 液壓油路的改裝設計

在油路設計上盡可能利用原機床C9220A的液壓原件，原有油路上的集成塊。取消了原來后拖板的液壓系統，將原控制前拖板往復運動的二位四通電磁閥改為三位四通電磁閥，從而使中間擺動式液壓油缸（即回轉盤）具有中停功能，方便車球面時對刀。

3 關節軸承車內球面專機設計

3.1 進刀起始點不同

圖4簡圖可明顯看出車外球面與車車內球面起刀點位置明顯不同，車外球面刀桿與車內球面輔助刀桿相差約90度，因此回轉盤的中間擺動式推進油缸安裝位置（也就是銷軸安裝位置）需逆時針旋轉90度，從圖1關節軸承內圈車外球面專用機床設備簡圖可以看出，內圈車外球面專用機床中間擺動式推進油缸安裝位置是主軸的正對面，外圈車內球面中間擺動式推進油缸安裝位置是圖1的安裝位置逆時旋轉90度，也就是在主軸的橫向位置。

3.2 使用刀桿不同

車外球面專機是車削外圓球面，刀桿較容易安裝，懸伸較短，車內球面專機車削內孔的內球面，刀桿懸伸較長，剛性不足，設計時增加一把大的輔助刀桿，再把小刀桿安裝在輔助刀桿上，從而增加整個刀桿的剛性，確保能車削大余量的內球面。

4 使用效果

我公司已先后設計制作3臺關節軸承內圈車外球面專機，2臺關節軸承外圈車內球面專機，設計改裝后該專用機床在我公司使用中，性能穩定，效率高，可車削大余量，操作簡便，深受操作者的歡迎。該專用機床比原來成形車削提高了精度，加工出球面球徑誤差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可車削大余量的坯料，加工單邊的余量可達6mm，甚至更大；同時可比成形車削外球面節約大量刀具，可節約刀具80%，且新手上手較快，取得良好的經濟效率。

參考文獻

[1] 姚廷強，謝偉，譚陽.角接觸球軸承保持架柔性多體動力學分析[J].中國機械工程，2014，（1）.

[2] 楊和平，馮剛，李健，李力，李強.再論滾動軸承X式球磨機節能降耗的可能性[J].金屬材料與冶金工程，2013，（5）.