數控立式鋼球研球機的開發和改進

胡慶帥 劉憲章

【摘 要】主要介紹了3MK7272數控立式鋼球研球機絲杠下拉式加壓機構、振動料盤、料盤整體移動及智能化電氣控制系統在鋼球研球機上的應用。

【關鍵詞】立式鋼球研球機；絲杠加壓；振動料盤；料盤整體移動；智能化電氣控制系統。

一、上盤絲杠驅動加壓，實現微量加減壓

傳統的立式研球機（3ML4780D）上盤加壓多采用液壓驅動，活塞桿、油缸筒等零部件加工要求高，存在漏油隱患，且液壓油一旦混入研磨液中，將會影響鋼球的研磨加工。

如圖1所示，一種立式鋼球加工設備通過絲杠帶動上研磨盤加壓的下拉式加壓機構，伺服減速電機驅動一組同步帶輪，大同步帶輪通過絲杠螺母，驅動絲杠旋轉，絲杠帶動上研磨盤上下移動；當上研磨盤與下轉動盤接觸后，上研磨盤與絲杠不在移動，絲杠螺母會在同步帶輪驅動下向上移動，通過一個推力軸承與碟簧，將壓力傳遞至上研磨盤，壓力穩定，碟簧保壓，絲杠的精確位移提高了加壓的準確性，并且保證實現研球機最大加工壓力40kN。伺服減速電機安裝在床身右后方，同時也降低了機床的整體高度。

壓力控制數值可由位移傳感器將相應壓力值轉為為位移量。位移傳感器根據所需的位移移動量輸出模擬量信號，模擬量信號再通過A/D模數轉換模塊轉換成數字量，寫入PLC內部寄存器，此數據在程序中與預先設定的壓力轉換位移數據進行對比，進行加減控制；使壓力精確調整滿足所需。

二、料盤采用振動料盤，料盤可整體移動

由于我公司的輸球料盤（3ML4780D）的旋轉采用齒輪驅動，再加上機床的加壓裝置固定在橫梁上，造成機床整體偏高，對工序間不卸球而實現料盤的整體轉運造成極大的困難，鋼球設備連線因此不能實現。現在只能是單工序操作，料盤內鋼球人工卸到容器內再轉運到下道工序的料盤內。

新型3MK7272采用振動式料盤，即將附著式激振器與料盤焊接一塊，通過激振器的振動，使鋼球在料盤中運動，而且與傳統的進球出球一樣，這樣料盤能夠與機床的脫離，也能實現連線的鋼球加工設備，并能達到遠程控制。

三、床身模型改變，利于清洗

床身流水面改用大圓弧過渡，減少研磨液的存積，也避免了三支桿處因磨液存積較多損壞防護套的可能。三支桿處亦采用石墨銅套軸承自潤滑。另外，由于在數控加工中心上加工床身三支桿孔，故三支桿孔的位置精度得以保證，從而保證料盤芯的旋轉精度。

四. 智能化電氣控制系統

本機床控制由可編程控制器（以下簡稱PLC）、模數轉換模塊A/D、帶網口的觸摸屏、變頻器、位移傳感器、流量監測、磨液溫度監測、防兩研磨板相碰、主軸運轉監測、料盤振動監測等組成。運行中的各項保護，將視危害的程度選擇是立即停車報警，還是繼續運行僅提醒操作人員在一定的時間范圍內對輕故障進行排除。

觸摸屏的使用可以讓用戶在電腦或觸摸屏上設定多套參數組，含主軸轉速、料盤轉速、壓力、轉換時間等。可用密碼鎖定，操作工只能根據需求選擇相應參數組進行操作，這樣就保證了加工參數的一致性和穩定性，對鋼球大批量的精度提供有力的保證。參數組中預設三階段各數據，可自行在PLC中進行轉換調用。這樣在機床調整完畢后，在辦公室內可以將工藝參數寫好，通過網絡輸入到觸摸屏內，選擇所需的工藝參數，一鍵啟動，即可在遠離噪音的辦公室內監控機床，自動完成整個控制循環。這樣的控制可以對轉速、壓力進行精確控制，為加工高精度鋼球提供了保證；流量、磨液溫度的顯示，運轉監測報警，配合車間的攝像頭監控可使用戶遠程監控機床成為可能；數據收集為客戶對加工過程中的異常追溯提供了依據。

五、結束語

隨著3MK7272數控立式鋼球研球機的不斷改進，上盤采用絲杠下拉式加壓、振動料盤實現整體移動以及智能化電氣系統控制生產，有望在將來的鋼球加工過程中，降低用工成本；參數的精確化和穩定性更容易保證鋼球的加工精度。該設備可以滿足國內高檔數控機床、精密測量儀器等領域精密軸承鋼球加工的需求。

【參考文獻】

[1]歐陽晶暉， 王莉. 研球機的主軸結構優化設計[J]. 中國高新技術企業， 2011（19）：19-20.