数控立式钢球研球机的开发和改进

胡庆帅 刘宪章

【摘 要】主要介绍了3MK7272数控立式钢球研球机丝杠下拉式加压机构、振动料盘、料盘整体移动及智能化电气控制系统在钢球研球机上的应用。

【关键词】立式钢球研球机；丝杠加压；振动料盘；料盘整体移动；智能化电气控制系统。

一、上盘丝杠驱动加压，实现微量加减压

传统的立式研球机（3ML4780D）上盘加压多采用液压驱动，活塞杆、油缸筒等零部件加工要求高，存在漏油隐患，且液压油一旦混入研磨液中，将会影响钢球的研磨加工。

如图1所示，一种立式钢球加工设备通过丝杠带动上研磨盘加压的下拉式加压机构，伺服减速电机驱动一组同步带轮，大同步带轮通过丝杠螺母，驱动丝杠旋转，丝杠带动上研磨盘上下移动；当上研磨盘与下转动盘接触后，上研磨盘与丝杠不在移动，丝杠螺母会在同步带轮驱动下向上移动，通过一个推力轴承与碟簧，将压力传递至上研磨盘，压力稳定，碟簧保压，丝杠的精确位移提高了加压的准确性，并且保证实现研球机最大加工压力40kN。伺服减速电机安装在床身右后方，同时也降低了机床的整体高度。

压力控制数值可由位移传感器将相应压力值转为为位移量。位移传感器根据所需的位移移动量输出模拟量信号，模拟量信号再通过A/D模数转换模块转换成数字量，写入PLC内部寄存器，此数据在程序中与预先设定的压力转换位移数据进行对比，进行加减控制；使压力精确调整满足所需。

二、料盘采用振动料盘，料盘可整体移动

由于我公司的输球料盘（3ML4780D）的旋转采用齿轮驱动，再加上机床的加压装置固定在横梁上，造成机床整体偏高，对工序间不卸球而实现料盘的整体转运造成极大的困难，钢球设备连线因此不能实现。现在只能是單工序操作，料盘内钢球人工卸到容器内再转运到下道工序的料盘内。

新型3MK7272采用振动式料盘，即将附着式激振器与料盘焊接一块，通过激振器的振动，使钢球在料盘中运动，而且与传统的进球出球一样，这样料盘能够与机床的脱离，也能实现连线的钢球加工设备，并能达到远程控制。

三、床身模型改变，利于清洗

床身流水面改用大圆弧过渡，减少研磨液的存积，也避免了三支杆处因磨液存积较多损坏防护套的可能。三支杆处亦采用石墨铜套轴承自润滑。另外，由于在数控加工中心上加工床身三支杆孔，故三支杆孔的位置精度得以保证，从而保证料盘芯的旋转精度。

四. 智能化电气控制系统

本机床控制由可编程控制器（以下简称PLC）、模数转换模块A/D、带网口的触摸屏、变频器、位移传感器、流量监测、磨液温度监测、防两研磨板相碰、主轴运转监测、料盘振动监测等组成。运行中的各项保护，将视危害的程度选择是立即停车报警，还是继续运行仅提醒操作人员在一定的时间范围内对轻故障进行排除。

触摸屏的使用可以让用户在电脑或触摸屏上设定多套参数组，含主轴转速、料盘转速、压力、转换时间等。可用密码锁定，操作工只能根据需求选择相应参数组进行操作，这样就保证了加工参数的一致性和稳定性，对钢球大批量的精度提供有力的保证。参数组中预设三阶段各数据，可自行在PLC中进行转换调用。这样在机床调整完毕后，在办公室内可以将工艺参数写好，通过网络输入到触摸屏内，选择所需的工艺参数，一键启动，即可在远离噪音的办公室内监控机床，自动完成整个控制循环。这样的控制可以对转速、压力进行精确控制，为加工高精度钢球提供了保证；流量、磨液温度的显示，运转监测报警，配合车间的摄像头监控可使用户远程监控机床成为可能；数据收集为客户对加工过程中的异常追溯提供了依据。

五、结束语

随着3MK7272数控立式钢球研球机的不断改进，上盘采用丝杠下拉式加压、振动料盘实现整体移动以及智能化电气系统控制生产，有望在将来的钢球加工过程中，降低用工成本；参数的精确化和稳定性更容易保证钢球的加工精度。该设备可以满足国内高档数控机床、精密测量仪器等领域精密轴承钢球加工的需求。

【参考文献】

[1]欧阳晶晖， 王莉. 研球机的主轴结构优化设计[J]. 中国高新技术企业， 2011（19）：19-20.