小型轴承套圈沟槽自动车床的研制

　　摘　要：针对小型轴承内、外环沟槽、牙口的加工特点，设计制造了一种小型轴承套圈沟槽自动车床，并介绍了整机和主要部件的结构。实践证明，该机自动化程度高、生产率高、工作可靠，是一台精度、节拍均满足生产线要求的理想加工设备。
　　关键词：自动；机械手；气动夹具；PLC控制
　　0　前言
　　小型轴承加工过程中内、外环沟槽、牙口的镗削加工是关键工序，属质量控制点之一，针对203~206型轴承（粉未冶金压铸而成，其硬度达HRC53），在对其中Ø31mm内环、Ø35mm的外环上加工高精度沟槽，而普通加工方法无法实现批量生产的情况下，我们在查阅了大量国内外有关资料和相关加工方法的基础上，结合对轴承套圈加工的具体要求，研制了自动加工车床，从实际应用的反馈情况来看，该机床具有自动化程度高、刚性强、工作可靠、生产效率高、便于调整和维修的特点，是应用于小型轴承生产的理想设备。
　　1　设备研制
　　轴承套圈沟槽自动车床结构如图1所示。机床床身为一箱形结构，其前窗安装主电机，右窗安装气动原件，左窗安装气源处理器，在床身的前上方安装主轴箱1，中上方安装有送料机械手2，机械手上装有一送料气缸，气缸活塞下行时将工件送到气动夹具的入口位置。此时送料装置不前进而活塞继续前进，当送料行程到位后，活塞杆继续下行以实现打料。如果调整打料装置上方的螺钉直至达到打料行程所要求的设计要求，则可准确地将料（套圈）打入夹具内的限位块处（送料机构与夹具口的距离，可通过主轴箱上的调整螺钉调整到送料架位置，左右调整则依靠导板侧面的调整螺钉，送料托架的调整标准应为：工件轴心与夹具口轴心重合）。刀架气缸装在拖板腹部，刀架装在小、中拖板上，当刀架需快进时，活塞带动中拖板及小拖板一起快进，当快进到位后（刀架的快进距离，可通过调整碰块与行程开关来实现。）小拖板撞向死挡块，而不能跟随中拖板前进，此时中拖板继续前进（工进），在斜块推动下，上拖板作横向进给（工进），进行切削加工，机床上设置了磁栅数显测量系统，用于检测刀具上下调整的位置，保证型面对轴心线的对称度，调整中拖板后面的调整螺钉一圈，则其进刀深度加大0.00625mm；调整主轴箱前的限位螺钉一圈，刀具相对工件的切削位置前进1mm。夹紧气缸装在主轴后端，气缸体及活塞跟随皮带轮转动，同时活塞作轴向移动，用于夹紧和松开工件。

图1 轴承外圈沟槽自动车床结构图

　　气动夹具结构图见图2所示。拉杆13在活塞的作用下向左移动，从而使弹簧夹头5向左移动，弹簧夹头在夹具体4的内锥的楔紧力的作用下将轴承套圈夹紧（轴承内环的气动夹具不同，其弹簧夹头装在内环中）。当活塞带动拉杆向右移动，在弹簧8的共同作用下，退料器3推动退料盘2右移，从而使料（套圈）推出夹具口。此时，机械手会紧接着从自动进料轨槽中取料进行下一次工作循环。

图2 气动夹具结构图

　　气动控制图与控制动作图详见图3，二位五通电磁换向阀4使压缩气体分配到送料缸13及刀架气缸15的前后腔，使其活塞前进或后退，二位二通电磁阀7装在进给气缸的回路上，与单向节流阀并联使用，当二位二通电磁阀关闭时，气体只能由节流阀进入气缸，使活塞慢速前进或后退。压力开关11的气压达到一定值时，触点接通电源控制电磁阀，以达到夹紧后会自动转到下步工作的作用。此外，气动系统中还串联了一空气处理器，它能将压缩空气除去水分，并将润滑油随压缩空气带到气缸润滑，同时还可调定系统的使用压力。

图3 气动控制图

　　图4是机床的自动控制原理图。我们根据此系统中各工作缸以及机械手动作的顺序特点，采用了日本OMROM公司生产的可编程控制器（CPM1A-40CDA-A），它具有可靠性高，响应速度快等特点，能满足各个控制运动部件的要求。PLC通电以后，闭合一下按钮17，车床的各运动部件调整到原始位置（即送料缸与进给缸回到进给前的初始状态）；此时，电磁阀2DT得电，送料阻尼缸活塞移动实现送料动作。到位压11，电磁阀1DT得电，夹紧缸夹紧。压力继续上升到一定值时迫使压力继电器动作，电磁阀2DT失电，送料阻尼缸活塞自动退回。到位压12。电磁阀4DT、电磁阀5DT同时得电，进给缸快进。到位压13，电磁阀5DT失电，进给缸工进。到位压14，电磁阀3DT得电；电磁阀4DT失电进给缸工退，到位压15。电磁阀6DT得电，电磁阀1DT失电。进给缸快退。到位压10，电磁阀3DT失电。同时，由于电磁阀1DT失电。此时电磁阀6DT保持得电，进给缸继续快退，到位压16，电磁阀6DT失电。一个循环结束。由于16的压合，电磁阀2DT得电，进行下一循环。

图4 电气原理图

　　2　结论
　　通过一年多的生产实践，该设备的使用效果令人满意。加工零件的表面粗糙度和尺寸精度均较传统生产大幅提高，保证了产品质量，更重要的是提高劳动生产率数十倍，为企业带来了巨大的经济效率。