郭章信

（安陽(yáng)鑫盛機(jī)床股份有限公司，河南 安陽(yáng) 455000）

目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)使用的軸承保持架鉆孔設(shè)備，是傳統(tǒng)的沒(méi)有采用數(shù)控技術(shù)的加工機(jī)床。主軸驅(qū)動(dòng)采用普通三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速箱有級(jí)調(diào)速的方式，傳動(dòng)不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；工作臺(tái)分度采用機(jī)械分度機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分度精度低；夾緊工件時(shí)采用手動(dòng)夾緊，效率低下；鉆孔時(shí)刀具采用液壓驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)給方式，定位精度低，加工精度低；刀具裝夾時(shí)手動(dòng)拉緊，自動(dòng)化程度低，效率較低。另外，傳統(tǒng)加工設(shè)備沒(méi)有采用自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)，以及防護(hù)較差，均不利于生產(chǎn)加工和環(huán)境保護(hù)。由于沒(méi)有專(zhuān)用的高效加工設(shè)備，一些軸承制造企業(yè)只好購(gòu)買(mǎi)昂貴的加工中心來(lái)“大材小用”，由于是通用設(shè)備，某些方面使用起來(lái)并不方便，加工產(chǎn)品種類(lèi)也受到限制。ZK9350 數(shù)控軸承保持架鉆床正是為滿(mǎn)足軸承行業(yè)市場(chǎng)需求而開(kāi)發(fā)的一種高效率、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)字化加工設(shè)備，是采用了先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的機(jī)電液氣一體化產(chǎn)品，液壓夾緊，可手動(dòng)或程序控制加工，且采用全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)，清潔環(huán)保。

1 機(jī)床技術(shù)方案

1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

圖1 為機(jī)床外觀(guān)及結(jié)構(gòu)方案。機(jī)床主要包括床身、床鞍及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、動(dòng)力頭、排屑冷卻、電氣、液壓及防護(hù)等部分。在床身5 上固定著床鞍6，滑板16 在床鞍之上，可沿燕尾導(dǎo)軌橫向滑動(dòng)，通過(guò)搖動(dòng)手柄，利用絲杠螺母副19 傳動(dòng)可調(diào)整滑板在床鞍上的位置?；迳瞎潭ㄖ剞D(zhuǎn)工作臺(tái)9，松開(kāi)螺釘后，利用工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)調(diào)整裝置17 可使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在半周內(nèi)調(diào)整至任一位置進(jìn)行固定，調(diào)整時(shí)還可使用微調(diào)裝置7 進(jìn)行精確調(diào)整?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)為一伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓剎緊的精確分度立式工作臺(tái)，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)，分度精度20″，重復(fù)定位精度6″，剎緊力矩2000 N·m?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝有壓緊油缸8，可利用液壓夾緊工件10，可靠安裝在由工裝定位的工作臺(tái)上。

鏜削主軸單元12 通過(guò)支承件固定在可沿床身縱向移動(dòng)的滾子式滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副20 上，導(dǎo)軌由進(jìn)給機(jī)構(gòu)15 的伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)絲杠螺母副傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)鏜削頭實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜削主軸單元可由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)，主軸裝刀結(jié)構(gòu)為自動(dòng)拉緊氣動(dòng)松開(kāi)的7:24 標(biāo)準(zhǔn)錐度配合刀柄結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為主軸伺服電動(dòng)機(jī)13，可無(wú)級(jí)調(diào)速。

液壓裝置4 提供必要的液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，為工件夾緊油缸、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)剎緊油缸提供液壓油。排屑裝置3 由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家生產(chǎn)，其將切屑自動(dòng)輸送至切屑箱中。冷卻箱部分包括冷卻液泵及箱等，分幾個(gè)噴嘴噴出冷卻液，沖刷切屑并冷卻潤(rùn)滑刀具。電氣箱21 中為電氣元件及驅(qū)動(dòng)模塊等，機(jī)床由數(shù)控系統(tǒng)控制，通過(guò)操縱箱2 進(jìn)行編程或手動(dòng)操縱進(jìn)行加工。

1.2 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3 工藝過(guò)程

表1 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)床工作時(shí)，安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的圓形軸承保持架在液壓夾緊及液壓剎緊的情況下牢固地固定在工作臺(tái)上，并按程序進(jìn)行精確回轉(zhuǎn)分度，鏜削動(dòng)力頭安裝好刀具后，高速旋轉(zhuǎn)并向前按設(shè)定速度進(jìn)給，鉆削后再退出，然后等工件分度后再進(jìn)行另一次進(jìn)給加工，如此循環(huán)，直至加工完一個(gè)工件上所有孔?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可在半周內(nèi)調(diào)整其在滑板上的固定位置，因此既可加工工件上的軸向孔，也可加工徑向孔，甚至斜向孔。當(dāng)工件需要擴(kuò)孔時(shí)，利用模板上的定位銷(xiāo)可以對(duì)軸向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，利用徑向定位銷(xiāo)可對(duì)徑向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，方便可靠。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 軸向、徑向及任意角度孔的鉆削方案設(shè)計(jì)

由于軸承保持架種類(lèi)規(guī)格繁多，在同一臺(tái)機(jī)床上應(yīng)能夠加工多種產(chǎn)品，軸承保持架需加工的孔有軸向孔、徑向孔，也有與軸向成一定角度的斜向孔。在設(shè)計(jì)加工方案時(shí)，將安裝工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)固定在一個(gè)可回轉(zhuǎn)調(diào)整的基座上，基座在滑板上可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整到需要的任意角度，之后緊固?；蹇稍诖舶吧涎匮辔矊?dǎo)軌移動(dòng)，以調(diào)整安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的工件對(duì)鉆削刀具的相對(duì)位置。為了提高機(jī)床的加工效率，采用模塊化設(shè)計(jì)，也可采用雙回轉(zhuǎn)工作臺(tái)固定在滑板上，伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)加工角度的調(diào)整及分度。上述方案保證了對(duì)軸向、徑向及任意角度孔的鉆削加工。

機(jī)床采用液壓油缸夾緊工件，分度時(shí)液壓剎緊，安全可靠；軸向擴(kuò)孔時(shí)采用模板二次裝夾定位，徑向擴(kuò)孔時(shí)將分度盤(pán)回歸零位，用定位銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)二次裝夾定位。

2.2 數(shù)控通孔立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在精確分度中的應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)床采用液壓頂桿撥動(dòng)分度棘輪的方式對(duì)工件分度，精度較低。本機(jī)床采用數(shù)控通孔立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行精確分度，分度精度20″，重復(fù)精度6″；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座固定在一個(gè)基座上，可在半周內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行位置調(diào)整，實(shí)現(xiàn)多角度位置的孔的加工?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)采用專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家制造的產(chǎn)品，保證制造精度，符合設(shè)計(jì)要求。

2.3 鏜削動(dòng)力頭及進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

刀具加工系統(tǒng)采用鏜削主軸單元配置主軸伺服電動(dòng)機(jī)組成的動(dòng)力頭，主軸調(diào)速可無(wú)級(jí)進(jìn)行，按模塊化設(shè)計(jì)原則，動(dòng)力頭也可配置變頻電動(dòng)機(jī)以降低成本；主軸頭采用標(biāo)準(zhǔn)50 號(hào)7:24 錐孔，適用BT50 刀柄結(jié)構(gòu)，刀具拉緊方式為自動(dòng)拉緊，氣動(dòng)松開(kāi)。

采用FANUC 0i TD 數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)精密減速器減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，帶動(dòng)動(dòng)力頭移動(dòng)。由于采用減速結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)矩更大。鏜削動(dòng)力頭移動(dòng)配置滾子式滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌，承載大、剛度大、摩擦力小、無(wú)爬行。導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。

2.4 機(jī)、電、液、氣高自動(dòng)化一體設(shè)計(jì)

本機(jī)床總體設(shè)計(jì)充分考慮各部件的功能結(jié)構(gòu)及相互影響，合理設(shè)計(jì)床身等基礎(chǔ)零件結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的可靠性，保證液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定有效。機(jī)床液壓站放置在機(jī)床左側(cè)空腔內(nèi)，電箱固定在機(jī)床后部，結(jié)構(gòu)緊湊合理，易于吊運(yùn)。機(jī)床采用全封閉防護(hù)，水槍噴射清掃切屑并自動(dòng)排屑，操縱箱固定在機(jī)床床身上，上部操縱面板可自由轉(zhuǎn)動(dòng)角度，操縱方便，射燈照明，美觀(guān)大方。本機(jī)床集機(jī)電液氣于一體，對(duì)機(jī)床的控制設(shè)計(jì)從安全方面做了充分的考慮，對(duì)操作的方便性從人體工程學(xué)方面進(jìn)行了宜人化的設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)床的外觀(guān)及防護(hù)設(shè)計(jì)加強(qiáng)了綠色環(huán)保的意識(shí)。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)加工現(xiàn)狀，根據(jù)用戶(hù)要求，開(kāi)發(fā)了行業(yè)專(zhuān)用的高效加工機(jī)床，通過(guò)用戶(hù)驗(yàn)收后并使用，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并已獲國(guó)家專(zhuān)利。本機(jī)床性?xún)r(jià)比高，綜合成本低，克服了傳統(tǒng)軸承保持架鉆孔加工設(shè)備的精度低、效率低、自動(dòng)化程度低、易污染環(huán)境的種種弊病，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便實(shí)用。