C T機軸承超精研裝置的研究與應用

劉靜， 王媛媛， 李煒

（1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽471039；2.中航鋰電（洛陽）有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引言

CT機軸承屬于特大型轉盤軸承，主要應用于固定的CT機架和旋轉掃描部分之間的聯接部位，是CT機旋轉掃描部分的關鍵部件，需滿足高精度、低噪聲、高壽命、高可靠性的要求。因此軸承的加工工藝就顯得尤為重要。目前采取的工藝基本上是粗車→熱處理→表面淬火→精車→精磨。精磨后，軸承精度已有大幅提高，但仍無法滿足較高表面質量的要求。國外軸承制造已在終加工工序中加入了超精研工序，國外軸承裝備制造企業也將超精研設備的市場開發瞄準我國市場。為提高我公司軸承產品的精度，加大市場競爭力，對軸承滾道、溝道的超精研技術的研究已是當務之急。

1 產品特性

圖1為CT機4點接觸球轉盤軸承外套的示意圖，其中：φD為套圈外徑；φd為套圈內徑；R為溝道半徑；弧面處為超精研區域。圖2為CT機雙列角接觸球轉盤軸承外套的示意圖，其中：φD為套圈外徑；φd為套圈內徑；R為溝道半徑；弧面處為超精研區域。

2 方案設計

本項目是針對CT機軸承內外套超精研工序而設計的專用超精研裝置，整機效果如圖3所示。

該裝置利用我公司舊設備特大型套圈拋光機改制而成，對床身1及主軸箱2進行精度修復，更換卡盤和夾緊方式；增加氣動裝置；增加冷卻裝置；增加獨立電氣電控裝置；增加防護罩。

床身1上安裝有主軸箱2及傳動機構5，加工工件隨卡盤安裝在主軸箱2上，由電機經皮帶帶動進行旋轉運動。傳動機構5上裝有絲杠絲母，帶動振蕩機構4沿導軌做直線運動，振蕩機構4到位后，鎖死壓塊。

3 超精研機理探討

超精研加工是采用細粒度磨粒的油石在一定的壓力下作短行程的往復振動，以實現對旋轉著的工件表面進行微量磨削的一種光整加工方法。其目的是在保證工件加工精度的前提下，降低工件的表面粗糙度。油石的擺動頻率、擺動幅度、工件速度、油石壓力、油石粒度、油石硬度及切削液的使用均與超精研的效果都有著密切的關系。

圖1 CT機4點接觸球轉盤軸承外套結構圖

圖2 CT機雙列角接觸球轉盤軸承外套結構圖

圖3 CT機軸承超精研裝置效果圖

振蕩機構一般有偏心式、往復活塞式、球搖桿式、超聲波振動式等幾種。參照往復活塞式振蕩機構，利用伺服電機驅動絲杠絲母運動取代活塞式運動，對油石采用固定振幅式振蕩機構，根據振幅調整擺動角度，同時給油石施加壓力，使油石工作面同溝道面貼合，使油石沿著溝道中心擺動。這種裝置能實現高振幅、高頻率振蕩，其振動導向采用滾珠導軌，使振動穩定性好。工件轉速由主軸電機控制，油石壓力由氣動裝置控制，采取自動補償方式加壓,利用可調彈簧、頂板去柔性夾緊油石。油石粒度、油石硬度需根據工件材料選擇。

整個加工過程分粗超精研和精超精研兩步。通過改變工件轉速、油石壓力、油石擺動頻率完成粗超精研和精超精研的轉換，過程自動切換。油石的補償由氣缸加壓實現，當油石用到其磨損極限時，可自動發訊停機，此時需更換油石。這樣做的目的是減少停機次數，提高生產效率。表1為超精研工藝參數。

表1 超精研工藝參數

4 動作順序

手動找正工件→手動夾緊工件→啟動開關→水泵電機啟動/伺服電機帶動拖板到位→工件旋轉n1→油石夾跳進CK1→油石加壓P1→伺服電機帶動拖板往復V1→進行粗研。

工件旋轉快V2/油石壓力低P2/拖板往復快V2→進行超精研。

往復停止/油石停止加壓CK3→油石夾跳出CK2→工件停轉/伺服電機停→伺服電機帶動拖板退到位。

油石用完CK4→更換油石。

在自動運行前，必須滿足以下條件：1）反復手動試超精研正常；2）超精研液流量足夠且噴射到位；3）油石成形良好；4）“加工方式”處于“自動”顯示位置；5）旋轉盤上有工件，且開關點亮；6）各手動開關都處于原始位置。

5 應用情況

針對CT機軸承的溝道超精研加工后，軸承的接觸點位置符合要求。超精研后，提高了其表面幾何形狀精度，粗糙度降低一級，滿足要求。超精研前在輪廓儀上的表面幾何形狀如圖4所示，超精研后在輪廓儀上的表面幾何形狀如圖5所示。

圖4 超精研前

圖5 超精研后

6 結語

本裝置經過使用表明，對套圈超精研后表面粗糙度較超精研前降低一級。但仍有需改進之處：

1）裝置為公司舊設備改制而成，受布局影響，只能設計成臥式結構，必須采取動平衡控制轉盤擺動；

2）臥式結構存在上下料不方便之處，在設計防護罩時，防護罩設計需有周詳考慮；

3）短行程的往復振動屬新技術，程序設計上必須反復驗證，選取合適參數。

［1］ 頓涌泉，吳鑫，王統建，等.滾動軸承制造裝備［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［2］ 溫景波，周琳，謝興會，等.高速 CT 機主軸承［J］.軸承，2012（9）：9-11.

［3］ 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1986.