切入式双端面数控轴承磨床的加工方法

史乃军 张崇山 陈运生 李海林

（濮阳贝英数控机械设备有限公司，河南 濮阳 457000）

1 现状分析

目前，国内在轴承套圈的双端面磨削加工中，一般采用贯穿式、往复式和立式磨削加工技术。并且多为传统的人工操作，自动化程度低，容易出现划边缺陷，散差大、精度低，工作效率低，人工劳动强度大，已不能满足现代化工业生产的需要。主要表现在以下几个方面。

图1 贯穿式

图2 往复式

1.1 影响产品质量

立式平面磨床多为单面磨削，需两次定位、两次磨削，定位误差和加工误差较大，套圈宽度变动量大；贯穿式双端面磨削（图1）的加工速度快、效率高，但出现质量问题的几率大，精度指标满足不了市场的需要；往复式双端面磨削（图2）由于砂轮轴角度的调整，操作不便，容易出现散差和划边缺陷［1］。

1.2 成本高，生产效率低

由于传统设备自动化程度低或完全人工操作，其加工的产品合格率低，且劳动强度大，一致性差，并且增加了制造成本和劳动成本。

1.3 自动化程度不高

生产制造过程不能实现各工序的自动化联线生产，不能有效控制产品质量，不能满足现代化工业生产的需要。

2 切入式双端面数控机床

本机床为全数字控制的自动磨床，主要应用于轴承套圈的端面磨削加工。机床的控制系统采用目前先进的针对磨床控制的专用数控系统，整机实现全数字化控制，具有在线检测测量功能，以及砂轮修整功能，并将修正后的砂轮数据作为刀具数据计入数控系统。控制系统具有人机对话功能，采用LCD液晶屏幕显示，并有故障自诊断功能，操作方便，故障率低。

切入式双端面机床主要由上下料、工件进给拖板、砂轮轴、砂轮进给拖板、床身底座及砂轮更换装置组成。上下料中的液压马达驱动工件旋转，工件进给拖板把工件送至两片砂轮中磨削位置开始磨削，砂轮进给并且由修整器同时修整砂轮。如图3所示：

图3 切入式双端面数控磨床结构示意图

2.1 工作原理

首先，通过自动上下料装置将工件置于液压驱动轮和下支轮上，由自动装卡装置夹紧工件；然后工件加紧气缸和工件定位气缸退回，液压驱动轮旋转，带动工件转动；砂轮罩打开，工件伺服电机驱动工件上拖板前进，把工件送至磨削位置；然后，工件两侧的砂轮进给伺服电机驱动砂轮前进向工件靠近，开始磨削；最后，工件磨削完毕，两砂轮退回，工件也退回初始位置，砂轮罩封闭，工件停止旋转，压轮抬起，工件由自动装卡位置退出，这样轴承套圈的双端面磨削全过程就完成了。

本装置的优越性：结构简单，制造方便。工作过程中，换带时间短、速度快，噪音低，动作稳定可靠，调整简单，精度稳定。从而节约了时间，降低了成本，又可满足批量加工的需要，大大降低工作强度，提高劳动效率。

2.2 套圈的旋转

本机床一改其他磨削方式被加工件处于被动的状态，使被加工件置于运动状态，在磨削过程中必须稳定旋转，从而保证被加工件（轴承套圈）达到较高的平面度要求。

套圈有两种旋转方式：①靠砂轮带动套圈旋转，我们称之为“自由旋转”适用小套圈。②借助外力驱动套圈旋转，我们称之为“被动旋转”适用大套圈。

2.2.1 “自由旋转”

套圈靠砂轮带动旋转，两片砂轮向同一方向旋转，砂轮覆盖套圈70%左右，适用外径OD＜360mm。套圈位置，只有把工件放置在砂轮合理的位置，才能实现工件的“自由旋转”。

2.2.2 “驱动旋转”

对于大惯性的大套圈只靠砂轮很难控制其旋转的稳定性，因此采用被动旋转方式控制套圈的旋转，在磨削过程中更为有效，适用外径OD＞300～350mm。

2.3 修整器

固定式修整器，单点式，最易控制砂轮的结构，修整速度慢，修整时间长，磨损量大；多点式，修整速度更快，修整时间减短，磨损量更低。

2.4 用于轴承磨削的砂轮

砂轮采用树脂结合剂，高强度，高抗弯，抗冲击，低温磨削，自行脱落，白钢玉磨料具有脆、硬、锋利等特点。

2.5 机床的维护

机床为全封闭防护罩，液压箱独立放置，内有机床冲洗装置，丝杠和导轨自动润滑，有利于机床长期稳定工作，维护方便。

3 使用效果

不需调节磨头（部分方案）可保证恒定且可靠的磨削质量，只需调整程序中磨削余量设置，不需要调整磨头。两片砂轮平行，容易修整。磨削过程中，工件之间无其他接触，上下料过程无碰伤，两端应力相等，无振纹、高效率、高精度。

4 结束语

轴承套圈的双端面磨削，在其他工序磨削中以及在轴承的使用过程中，起到了重要的作用，主要是双端面的平行差和安装定位很重要，本设备能解决所遇到的问题，提高自动化生产精度，经济效益显著。

［1］上海机床厂“七.二一”工人大学.磨床设计制造［M］.上海：上海人民出版社，1972.