特大型軸承徑向孔數控鉆床的研制

劉丹丹，馬小軍，劉靜

（洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039）

目前，國內特大型軸承套圈的溝道、齒面以及端面安裝孔的加工都有專用設備，而徑向油孔的加工采用普通鉆床或搖臂鉆床加工，人工分度劃線，再進行二次裝夾，固定在工作臺上進行孔加工，不僅分度、定位精度低，而且自動化程度、加工精度、加工效率也較低。另外，該類機床沒有配備自動排屑和防護裝置，不利于生產加工和環境保護。對于尺寸較大的特大型轉盤軸承，由于加工工藝相對復雜，工件裝夾困難，加工精度主要依靠操作者的經驗，批量生產時，生產效率低，加工成本較高。因此，設計研制了軸承徑向孔專用數控鉆床，其具有自動找正、自動夾緊功能，數控高速切削，自動化程度高，加工精度和生產效率提高。

1 軸承徑向油孔的工藝分析

某型號軸承徑向油孔結構如圖1所示，套圈材料為GCr15，材料硬度為61～65 HRC，油孔均布于軸承套圈外圓端面。油孔包括?20 mm的沉孔、M10的螺紋孔及?5 mm的底孔，要保證3個孔同軸，且其軸線需與滾動體溝道的中心位置對齊。

圖1 軸承套圈油孔結構示意圖

徑向油孔一般為套圈加工的最后一道工序，故采用套圈的下端面為定位面，在內圈均布設置3個定位柱，限制套圈的周向位移，采用分度轉臺實現油孔的徑向分度。根據軸承油孔的結構，采用鉆螺紋孔，鉆沉頭孔，鉆注油底孔，最后攻絲的工藝。

2 特大型軸承徑向孔數控鉆床

特大型軸承徑向孔數控鉆床主要用于特大型轉盤軸承套圈徑向油孔的加工。主要工序為鉆孔和攻絲。機床為臥式結構，手動更換刀具；采用數控轉臺分度；工件吊到工作臺面后，定位、夾緊一次完成；同一直徑的孔可實現一次加工完成；編程方便，操作簡單。

2.1 機床結構

特大型軸承徑向孔數控鉆床是具有水平直線運動和回轉運動功能的軸承專用孔加工機床，如圖2所示，主要由床身部件、拖板部件、回轉工作臺、液壓系統、冷卻系統、電氣控制系統和防護裝置等組成。床身固定在地基上并支承拖板和工作臺，由PLC控制拖板的進給、主軸的切削和工作臺的分度。

圖2 機床結構簡圖

2.1.1 床身部件

床身采用優質鑄鐵鑄造而成，與地基通過大量調整墊鐵連接，為了避免混凝土地基上的局部壓力過大，把機床和工件的重量平均分配在較寬的地基連接面上［1-2］。這種設計使床身能長時間保持幾何精度而無需調整，即使在大載荷作用下也可使地基的變形減小到較低的值。

2.1.2 拖板部件

拖板的直線進給運動通過伺服電動機驅動安裝在拖板和床身上的精密滾珠絲杠副實現。進刀拖板采用滾柱直線滾動導軌，4個滑塊支承，滑塊安裝在拖板上，導軌安裝在床身上，確保傳動平穩可靠。主軸箱安裝在進刀拖板上，通過伺服電動機、減速器、滾珠絲杠完成進刀傳動。主軸安裝在主軸箱內，帶動刀具完成回轉鉆削運動。

2.1.3 回轉工作臺

工作轉臺采用數控分度轉臺，通過伺服電動機驅動，最小分度單位為1°，分度精度為8″。工件放置在工作轉臺的3個過渡安裝板上。利用過渡板上的2個定位柱定位，液壓自動頂緊工件。

2.1.4 液壓系統

機床液壓系統油箱的有效容積為100 L，系統工作壓力為14 MPa，配備有壓力表、液位液溫計等測控裝置。油路分3路，分別用于工件推料壓緊，主軸換刀時的松、拉刀以及轉臺的鎖緊。

2.1.5 電氣控制系統

機床的電氣控制部分采用PLC＋位控模塊控制，觸摸顯示屏。配備電柜專用空調，全封閉結構，保證電氣元件和系統工作穩定可靠。電控柜和操作臺分離，操作臺同床身相連，并且能夠旋轉，便于操作。

2.1.6 冷卻及排屑系統

采用排屑和冷卻水箱一體的自動鏈板式除屑輸送機。

2.1.7 防護裝置

由于鉆削加工切屑較多和冷卻乳化液壓力流量較大，機床防護罩采用半封閉式，上部敞開便于工件的起吊，可以有效防止鐵屑和冷卻液飛濺。

2.2 工作原理

機床加工順序如圖3所示，工件從防護圍欄上方吊入，放置于床身工作臺面上，2個定位柱定位，由液壓夾緊裝置固定；手動裝入加工工序所需的第1把刀，拖板伺服電動機旋轉，帶動主軸部件沿直線導軌進給，完成第1個孔的加工；主軸部件退回零點位，回轉工作臺按照設定油孔數自動分度，主軸部件進給加工第2個孔；如此往復直到加工完第1道工序的孔；主軸退回換刀位，手動更換第2把刀，再進行上述操作，直到完成所有加工工序；取下加工好的工件，主軸退回零點位。

圖3 機床加工順序圖

3 工藝對比

改進前加工工藝需人工劃孔位線，完成1個孔的加工后需將工件拆下，調整至第2個孔加工位，重新定位、加工，直至完成所有孔的加工，然后拆下工件，手動攻絲。加工效率和精度較低。采用軸承徑向孔專用數控鉆床，可提高加工過程的自動化程度，生產效率、精度高，有效提高了產品質量，降低了人工勞動強度，具有良好的經濟效益和應用價值。