機外調試裝置的創新設計

鐵曉艷，張振潮，王虎強，李斑虎，侯亞新

(1.洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039)

1 問題的提出

軸承內、外圈磨加工通常采用電磁無心夾具和支承座定位支承。工件軸全段的轉軸外側裝有電磁線圈，工件軸前端端面安裝有磁極，在磨削過程中，電磁線圈通電，產生的磁力把工件吸附在磁極上，使工件在工件軸與支承的作用下圍繞自身的回轉中心旋轉[1]。電磁無心夾具如圖1所示。

圖1 電磁無心夾具簡圖

磨削過程中，由于工件與支承之間為滑動摩擦，因此，工件對支承的壓力F為砂輪的磨削力F1、工件所受離心力F2和工件自身重力F3之和，其直接影響工件的磨削質量。壓力過小，工件在旋轉時不能緊靠支承，會產生漂移，導致工件旋轉不穩定；壓力過大，工件與支承之間的摩擦力增大，可能出現燒傷、劃傷等缺陷，無法保證工件磨削質量。

影響F的參數中，為保證工件套圈的磨削效率，F1基本恒定，F3也為一個定值，磨削過程中可調節的只有F2。已知F2=meω2，m為工件質量,e為偏心量，ω為工件轉速。因此，在工件轉速一定的情況下，偏心量e(工件的回轉中心偏離工件軸的回轉中心，即兩回轉中心間的距離)是關鍵參數(圖2)，決定著F并影響工件的磨削質量。

圖2 偏心量示意圖

理論上，同一尺寸的加工工件，其偏心量是恒定不變的，但在實際加工中，偏心量通過調試機床的基準得到。因此，如何精準對加工套圈進行基準找正，準確地調試出偏心量十分關鍵。由于機床結構空間狹小，視野受限，調試人員找正非常困難，通過增加機床空間結構的方法成本太高，因此，需要尋找其他改進途徑。

2 方案設計

2.1 設計思路

基于提高基準找正的準確性和避免機床整體結構大改的原則，從結構復雜性、成本可控性以及可行性等方面綜合考慮，運用空間分離原理[2]，將軸承磨床基準找正分離出來，借助復制原理重新設計一套方便簡捷的基準找正定位臺(圖3)，在機床外找正后再將調試好的支承座直接安裝到機床上(圖4)，縮短找正時間，方便調試人員操作。

圖3 機外調試臺三維簡圖

圖4 機外調試支承座安裝至機床的結構

2.2 機外調試裝置使用說明

1)整個機外調試裝置中，只有底盤、支腳、調節螺桿、上臺面始終不變且位于機床之外(圖5)。

圖5 機外調試臺簡圖

2)機外調試完成后，緊固螺釘，將墊盤、后支承臂、夾具座體、下支承臂等一起安裝在機床相應的位置上(圖3)。

3)調節螺桿可以根據調試操作人員的舒適度進行調節。

4)工件模擬軸在機外調試裝置中代替了工件在機床上的位置，即電磁無心夾具回轉中心的位置，也是調試偏心量和機床加工的基準位置。不同尺寸的工件需要更換不同的工件模擬軸。

5)每種型號的軸承套圈都需要配備一套專用的機外調試裝置，不得混用。

6)機外調試裝置可用于軸承套圈的內溝道磨床、外溝道磨床。

2.3 設計優勢

基于套圈溝道磨削加工的找正問題，設計的機外調試裝置的優點為：

1)只針對支承座進行結構復制，不修改原機床的結構，改動小且效率高。

2)單獨在機床外設計工作臺，將機床與基準找正臺分離，解決了機床空間受限的問題，創新方法具有代表性和突破性。

3)機外找正的干擾因素少，基準找正的準確性高，效率高(表1)，有利于保證機床的加工精度和穩定性。

表1 某型號套圈采用改進前、后方案的參數對比

3 結束語

此創新設計方案運用于套圈磨床的工件基準找正環節，通過將基準找正裝置從機床內部分離出來，提高了基準找正的準確性，大大縮短了調試人員的調試時間，改善了套圈磨削加工的穩定性。目前已應用于軸承制造裝備，適應于內、外圈溝道磨床等設備。