一種新型立式鋼球研球機

王世保，劉曉輝，劉國興

(新鄉日升數控軸承裝備股份有限公司，河南 新鄉 453700)

目前，在軸承鋼球光、磨、研各工序中的研球所用設備大多為立式鋼球研球機3ML4780，主要用于初研、精研一、精研二工序。經過多年不斷改進，機床精度和性能趨于完善，組裝和維修更加方便。但機床的加壓方式和卸球方式仍采用原來的液壓驅動加壓和人工卸球，加壓油缸的密封圈存在液壓油泄漏而影響鋼球加工精度的隱患，而人工卸球勞動強度大、效率低。

為滿足自動卸球的需要、降低人工勞動強度、提高鋼球加工的精度和效率，對輸球導環結構改進，即通過料盤殼與料盤芯分離，料盤芯旋轉，料盤殼不旋轉，料盤殼開卸球缺口，實現自動卸球；為消除液壓缸漏油污染研磨液的影響，采用減速電動機驅動絲杠加壓。按照國家新的產品型號規定，改進后的機床型號為3M7280。

該類型研球機從20世紀80年代開始生產，為了保證工裝、球板的互換，產品每一次的改進升級都保持工裝、球板的通用。新型號3M7280立式研球機的工裝、球板亦保持通用。

1 主要技術參數

加工范圍 3～25 mm

研球板尺寸D×d×hφ800 mm×φ440(360)mm×100 mm

最大工作壓力 60 kN

裝球量 250 kg

上盤行程 300 mm

主軸轉速 10～40 r/min(變頻調速)

料盤轉速 0.02～0.40 r/min(兩擋變頻調速)

主軸電動機功率 5.5 kW

料盤電動機功率 0.55 kW

加壓電動機功率 1.1 kW

2 上盤加壓機構

如圖1所示，橫梁上方裝配1.1 kW系列蝸輪蝸桿減速電動機，電動機驅動絲杠、螺母座旋轉，螺母座與上凸緣座通過螺釘連接，螺母座旋轉下降，帶動凸緣座下降，通過一組等距壓縮彈簧，將壓力傳遞至上盤。

1—上凸緣座；2—螺母座；3—絲杠；4—橫梁；5—圓錐滾子軸承；6—減速電動機；7—壓力表；8—等距壓縮彈簧；9—壓板；10—上研磨板

蝸輪蝸桿傳動帶有反行程自鎖性，可以實現機械保壓，壓力值通過前方壓力表顯示，最大壓力為60 kN。絲杠上端裝有一對圓錐滾子軸承作為絲杠軸的主要支承，中部裝有深溝球軸承作為輔助支承，保證絲杠旋轉精度滿足加壓需求。

參考油缸加壓機型的上盤移動速度和最大工作壓力，確定上盤的各種參數：(1)由上盤移動速度確定減速電動機的輸出轉速和絲杠的導程；(2)由最大工作壓力確定減速電動機的功率和機座號、絲杠的外徑和螺距、支承軸承的規格。減速電動機采用變頻調速以實現上盤的微量加壓，精確控制研磨壓力。

3 自動卸球機構

料盤自動卸球機構及卸球口部位結構如圖2、圖3所示，料盤由旋轉的料盤芯和不旋轉的料盤殼組成。料盤傳動系統及料盤殼與齒圈結構如圖4、圖5所示。

圖2 料盤自動卸球示意圖

1—料盤芯；2—夾子；3—側襯；4—卸球槽；5—料盤殼

1—斜齒輪；2—料盤升降電動機減速箱；3—蝸桿；4—螺紋支桿；5—支座；6—齒輪；7—料盤傳動減速電動機；8—料盤傳動減速箱

圖5 料盤殼和齒圈示意圖

料盤傳動減速電動機軸通過皮帶傳動、蝸輪蝸桿副、齒輪齒圈副帶動料盤芯旋轉，齒圈固定在料盤芯上驅動料盤旋轉；料盤升降減速電動機軸通過鏈傳動、蝸桿斜齒輪傳動、梯形螺紋副帶動支座上下移動，料盤殼通過螺釘固定在支座上，隨支座、圓環一同升降，從而實現循環輸送鋼球。

料盤殼外側開缺口，卸球門通過合頁固定在料盤殼缺口處。卸球時，松開側襯夾子上的螺釘，向上提出襯板，即可實現鋼球加工的自動卸球。因料盤質量和裝球量同以往設備，因此料盤旋轉和升降的設計參數和結構同以往設備。

4 機床主軸支承及大圓弧工作面設計

基于立式鋼球研球機3ML4780D結構，3M7280機床下主軸采用高精度大規格推力球軸承安裝在主軸上部用以承受純軸向力并控制端面跳動，高精度深溝球軸承和角接觸球軸承安裝在主軸中部以承受徑向力并控制徑向跳動。主軸端面跳動和徑向跳動的精度高，穩定性好，并采用機械密封，降低了下主軸漏油的概率。

由于自動卸球結構料盤的設計，床身總體外形尺寸為1 510 mm×1 510 mm×690 mm，機床工作面整體斜度3°，工作面圓周倒角為R100～150 mm，以減小研磨渣堆積的概率，從而解決了三支桿皮套因清除研磨渣造成的破損及研磨液流入支桿中影響料盤升降的問題。另外，三支桿處采用自潤滑石墨銅套軸承，改善了支桿潤滑效果。

5 結束語

該機型采用上盤機械加壓方式，消除了液壓油泄漏的隱患，更加環保；采用料盤外殼開缺口實現自動卸球，達到了降低勞動強度、提高卸球效率的目的。