機(jī)外調(diào)試裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

鐵曉艷，張振潮，王虎強(qiáng)，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(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽 471039)

1 問題的提出

軸承內(nèi)、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(zhuǎn)軸外側(cè)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(chǎn)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(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)[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(dòng)摩擦，因此，工件對(duì)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(zhì)量。壓力過小，工件在旋轉(zhuǎn)時(shí)不能緊靠支承，會(huì)產(chǎn)生漂移，導(dǎo)致工件旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；壓力過大，工件與支承之間的摩擦力增大，可能出現(xiàn)燒傷、劃傷等缺陷，無法保證工件磨削質(zhì)量。

影響F的參數(shù)中，為保證工件套圈的磨削效率，F(xiàn)1基本恒定，F(xiàn)3也為一個(gè)定值，磨削過程中可調(diào)節(jié)的只有F2。已知F2=meω2，m為工件質(zhì)量,e為偏心量，ω為工件轉(zhuǎn)速。因此，在工件轉(zhuǎn)速一定的情況下，偏心量e(工件的回轉(zhuǎn)中心偏離工件軸的回轉(zhuǎn)中心，即兩回轉(zhuǎn)中心間的距離)是關(guān)鍵參數(shù)(圖2)，決定著F并影響工件的磨削質(zhì)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(shí)際加工中，偏心量通過調(diào)試機(jī)床的基準(zhǔn)得到。因此，如何精準(zhǔn)對(duì)加工套圈進(jìn)行基準(zhǔn)找正，準(zhǔn)確地調(diào)試出偏心量十分關(guān)鍵。由于機(jī)床結(jié)構(gòu)空間狹小，視野受限，調(diào)試人員找正非常困難，通過增加機(jī)床空間結(jié)構(gòu)的方法成本太高，因此，需要尋找其他改進(jìn)途徑。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

基于提高基準(zhǔn)找正的準(zhǔn)確性和避免機(jī)床整體結(jié)構(gòu)大改的原則，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、成本可控性以及可行性等方面綜合考慮，運(yùn)用空間分離原理[2]，將軸承磨床基準(zhǔn)找正分離出來，借助復(fù)制原理重新設(shè)計(jì)一套方便簡捷的基準(zhǔn)找正定位臺(tái)(圖3)，在機(jī)床外找正后再將調(diào)試好的支承座直接安裝到機(jī)床上(圖4)，縮短找正時(shí)間，方便調(diào)試人員操作。

圖3 機(jī)外調(diào)試臺(tái)三維簡圖

圖4 機(jī)外調(diào)試支承座安裝至機(jī)床的結(jié)構(gòu)

2.2 機(jī)外調(diào)試裝置使用說明

1)整個(gè)機(jī)外調(diào)試裝置中，只有底盤、支腳、調(diào)節(jié)螺桿、上臺(tái)面始終不變且位于機(jī)床之外(圖5)。

圖5 機(jī)外調(diào)試臺(tái)簡圖

2)機(jī)外調(diào)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(jī)床相應(yīng)的位置上(圖3)。

3)調(diào)節(jié)螺桿可以根據(jù)調(diào)試操作人員的舒適度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4)工件模擬軸在機(jī)外調(diào)試裝置中代替了工件在機(jī)床上的位置，即電磁無心夾具回轉(zhuǎn)中心的位置，也是調(diào)試偏心量和機(jī)床加工的基準(zhǔn)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(hào)的軸承套圈都需要配備一套專用的機(jī)外調(diào)試裝置，不得混用。

6)機(jī)外調(diào)試裝置可用于軸承套圈的內(nèi)溝道磨床、外溝道磨床。

2.3 設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

基于套圈溝道磨削加工的找正問題，設(shè)計(jì)的機(jī)外調(diào)試裝置的優(yōu)點(diǎn)為：

1)只針對(duì)支承座進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)制，不修改原機(jī)床的結(jié)構(gòu)，改動(dòng)小且效率高。

2)單獨(dú)在機(jī)床外設(shè)計(jì)工作臺(tái)，將機(jī)床與基準(zhǔn)找正臺(tái)分離，解決了機(jī)床空間受限的問題，創(chuàng)新方法具有代表性和突破性。

3)機(jī)外找正的干擾因素少，基準(zhǔn)找正的準(zhǔn)確性高，效率高(表1)，有利于保證機(jī)床的加工精度和穩(wěn)定性。

表1 某型號(hào)套圈采用改進(jìn)前、后方案的參數(shù)對(duì)比

3 結(jié)束語

此創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案運(yùn)用于套圈磨床的工件基準(zhǔn)找正環(huán)節(jié)，通過將基準(zhǔn)找正裝置從機(jī)床內(nèi)部分離出來，提高了基準(zhǔn)找正的準(zhǔn)確性，大大縮短了調(diào)試人員的調(diào)試時(shí)間，改善了套圈磨削加工的穩(wěn)定性。目前已應(yīng)用于軸承制造裝備，適應(yīng)于內(nèi)、外圈溝道磨床等設(shè)備。