数控关节轴承外球面范成磨床的探讨

张翠娟

（河北银河轴承有限公司，河北邯郸　056700）

　　【摘　要】当前在进行关节轴承外球面磨削加工过程中，很多都是使用切入磨削来做加工的，但是因为使用切入磨削加工后的关节轴承外球面，其表面仍然很是粗糙，这使得关节轴承外球面质量不符合使用要求。基于此，本文对数控关节轴承外球面范成磨床的问题作探讨。

　　【关键词】数控关节轴承；外球面；范成磨床

　　当前角接触轴承和关节轴承的内圈外球面进行磨削加工时，一般都是使用切入磨削的方式来加工的，但是切入磨削的缺点是加工过于粗糙，使得加工后的关节轴承外球面不符合使用标准，在使用前，还需要进行必要的抛光处理，而使用数控关节轴承外球面范成磨床进行关节轴承外球面的加工，其可很大程度上改善工件表面粗糙度，有效降低球形的误差。因此对其使用的研究有着一定的意义。

　　1　范成磨床的加工原理概述

　　范成磨床加工原理如图1所示，从图1可知，如果一个圆通过一定的限制，使得其按照某一方式做定轴运动，那么其划过的轨迹必然会构成一个球，这就是范成磨削的基本原理，因此对于范成磨削来说，其的使用必须要遵循以下几点基础原则：（1）机具中心线（如工作轴和砂轮轴）要保证其必须要在同一平面，其中心线要保证和工作中心垂直相交；（2）在范成机床具体工作时，砂轮和磨削部分两者要做吻合，并保持一个球面环状态；（3）因为范成磨削，是通过滚到做磨削的，因此其所受外界因素影响较小，所以做出的关节轴承外球面质量较高。

　　2　机床构造

　　2.1机床构建组成

　　范成磨削是用横向的磨削布局，其主要构件有以下几部分：（1）床身；（2）工件拖板；（3）工件箱；（4）修整器；（5）回转油缸；（6）伺服电动机；（7）磨头拖板；（8）伺服电动机；（9）磨头座；（10）杯形砂轮；（11）弹性胀套；（12）定位芯轴；（13）工件。而这些构件共同组成了整个范成机床系统，其核心有进给、液压、电气等系统。

　　2.2定心装置和工件轴

　　在工作过程中，工件轴通常利用定位芯轴做其定位，通过机床内的液压油缸进而对弹性胀套进行控制，另外对于回转油缸，通常使用二位四通转阀来对其伸缩进行有效控制。在进行工作时，当油缸伸出时，此时芯轴松开胀套，就可将工件取出来，反之，当控制油缸座缩进运动时，其必然带动工作臂将工件夹紧，当工件夹紧之后，工件轴带动工件做高速旋转运动，进而使得工件得到磨削，在磨削过程中工作拖板上的工件箱能够在30°内做旋转运动，进而可完成对关节轴承外球面的磨削工作，整个磨削工作中，自动化程度高，因此磨削加工质量避免了传统切入磨削的人为影响因素，使得关节轴外球面较为光滑。

　　2.3范成机床修整器使用

　　在机床工作时，如果砂轮出现的磨损较为严重时，可使用修整器对砂轮进行修整，通常利用金刚笔单点插补修整，其从C点至E点为直线修整，而从E点至D点则为插补修整，通过对砂轮的修整后，可通过机床内E点圆环面进行磨削工作，通过修整再磨削之后的工件表面通常呈现为均匀的花纹。对于砂轮修整的空间定位可使用伺服电动机做调节，并且伺服电动机有着空间定位记忆功能，其可使得机床工作时，完成对磨削的科学精确控制，因此使得关节轴承外球面的加工质量将变得更高。

　　2.4范成机床进给系统

　　范成机床其核心结构就是进给系统，其使得机床的精度保持性和精度能够得到保证，该范成磨床使用十字交叉滚子导轨，其为机床精度持久性和定位精度打下了较好的基础，进给系统使用伺服电动机进行驱动，通过精密的滚珠丝杠和螺母使得工件拖板做前后运动，并且对修整器金刚笔修整位置和工件前后位置做控制；磨头拖板通过另一个伺服电动机带动做前后运动，Z终实现了砂轮和工件的有效进给，使用双伺服电动机对拖板进行驱动，使得整个机床在进行工作时，其精度能达到较高水平。

　　3　磨削效果对比探讨

　　对于其磨削效果的对比，主要是从以下两方面来看的：（1）粗糙度。范成磨削过程中，杯形砂轮对外球面做磨削，整个圆环均和砂轮做磨削，能够有效的弥补砂轮某处缺陷而导致的工件表面某部位特别粗糙的问题，并且采用树脂作为砂轮和工件之间的润滑剂，在工作过程中，磨粒脱粒更快，Z终使得关节轴承外球面的粗糙度较小，通常在0.2μm以下，而传统的切入磨削其砂轮缺陷直接反应在工件表面，所以经过磨削之后的工件表面粗糙度Ra常常大于等于0.4μm。（2）制成的工件球形误差。数控范成机床采用自磨原理，其在工作时，砂轮本身质量对工件影响不大，不管砂轮具体尺寸及表面形状，经过加工Z后工件表面形状肯定为圆形，其球形误差通常要比2μm要小，而传统使用的切入磨削其砂轮质量对工件质量影响极大，因此工件质量的好坏和砂轮表面质量有直接关系，通常情况下，其球形误差要超过4μm。

　　4　结语

　　总之，在进行关节轴承外球面磨削加工中，使用数控关节轴承外球面范成磨床，其优点显著，其能够用在对各类球阀的加工，其表面粗糙度和球形误差相对较高，而且机床使用修整器对砂轮进行修整之后，对工件尺寸就能实现精确控制。

　　【参考文献】

　　[1]岳新生，耿志江，郭希圣.车削外球面辅助装置[J].机械工人

来源：《山东工业技术》2014年第6期