D56K系列精密冷辗扩数控机床

刘 岷，刘金川

(洛阳国华轴承机械有限公司，河南 洛阳 471039)

轴承套圈精密冷辗扩以其自动化程度高，材料利用率高，产品质量稳定等特点得到了行业广泛认同。冷辗扩数控机床(简称冷辗机)是轴承套圈冷辗成形的核心装备，是一种压力机械与精密机械相结合的高度自动化的设备。目前国内、外生产和研制的冷辗机基本上都为开式冷辗扩(类似热辗扩原理)。国外以德国的BAD DüBEN公司生产的RIWA和URWA系列冷辗机以及日本共荣株式会社生产的CRF系列及改进型TCR系列冷辗机为代表[1]。国产冷辗机以洛阳轴承研究所研制的D55M-50型冷辗机为开端[2]，之后国内众多研究机构和企业相继研发出多种规格的冷辗机，并在使用中逐步完善。

1 D56K系列冷辗机的研制

我公司在国产冷辗机的研发技术基础上，结合具体使用工况研制了D56K系列冷辗机，并陆续推出了一系列产品。D56K系列冷辗机以平台为载体，采用模块化设计，在通用平台上通过配置不同的动力单元、进给单元、控制系统等，可以快捷地组合成多种规格的冷辗机，非常适应多规格、小批量的套圈冷辗加工。D56K冷辗机的主要构成如图1所示。

图1 D56K系列冷辗机的主要构成

D56K系列冷辗机有微小型、中小型、大型和特大型4个产品系列。微小型为最轻型冷辗机，主要用于小型轴承套圈的冷辗改性以提高轴承品质；其为集中工序加工，生产效率高，生产成本低。应用最广泛的是中小型和大型冷辗机，此系列冷辗机参数见表1。特大型系列冷辗机参数见表2，已开发出250型、减功率的230型特大型冷辗机，正在开发的320型和500型为在研制的大型冷辗机，可用于铁路、轧机等大型、特大型轴承套圈的冷辗加工。

表1 D56K系列中小型、大型冷辗机参数

表2 D56K系列特大型冷辗机参数

2 D56K系列冷辗机的特点

以使用最广泛的中小型和大型冷辗机为例对D56K系列冷辗机特点进行介绍。冷辗机结构如图2所示，其进给系统采用了大功率交流伺服进给系统，由伺服电动机-减速机-滚珠丝杠进给系统实现滑块进给并施加辗压力；电气伺服进给系统实现精确控制；工件尺寸主动测量和滑块位置反馈均采用光栅尺作为传感器；液压控制托辊机构动作灵敏，可实现精密控制；机床数控系统为单轴闭环伺服系统并采用主动测量技术，产品尺寸控制精度高，通过触摸屏可以快捷地进行加工参数设定，易于操作，且具有完善的安全保护功能和故障诊断功能。与国产第一代冷辗机相比，D56K系列冷辗机有以下主要技术特点：

1—辗压轮；2—套圈；3—芯辊；4—支承轮；5—测量光栅尺；6—测量装置；7—主滑块；8—主进给减速机；9—伺服电动机；10—滑块位置光栅尺；11—托辊；12—托辊位置控制装置图2 D56K系列冷辗机结构简图

(1)机床结构紧凑，体积小。底座采用铸造件，稳定性好；床身采用对称框架式布局，墙板采用高标号球墨铸铁并加厚，空间加大，刚性增强；采用半封闭防护罩，散热性好，便于操作人员接近。

(2)基础部件性能大幅度提升。机床导轨采用十字交叉滚子导轨，机械手和测量都采用了直线导轨，使得其精度提高，使用寿命延长；主轴经优化设计，其刚性增强；轴承全部采用高等级密封件，使用寿命得到延长。

(3)低能耗油路设计。独立外挂式液压站，采用变量泵，能耗极低，温升小，噪声低，辅助动作所需时间缩短。

(4)辗压轮使用寿命延长。通过对主轴系统的优化设计，扩大了辗压轮运用直径的范围，使辗压轮的修磨次数增加2～3次,辗压轮使用寿命较以前提高约30%。

(5)支承轮采用模块化设计,根据不同工况选择不同的支承轮单元。在加工大尺寸工件时，可使用剖分式支承轮；加工内圈时，可采用一体式支承轮单元，以延长芯辊寿命。支承轮设有定位装置，更换迅速。

(6)全新的进给系统设计。伺服电动机通过弹性联轴器与精密减速机连接，电动机使用寿命更长，传动更平稳，使用更可靠。

(7)电控系统进一步升级，安全性与可靠性提高。机床原点采用外置式高精度开关，避免更换光栅尺时引起原点丢失；加工参数通过人机界面输入，操作便利。

(8)标准化程度高。D56K系列冷辗机为统一设计的机型，标准化程度很高，通用性强，使用维护便利。

表3给出了D56K系列冷辗机中D56K100冷辗机与国产第一代100冷辗机的具体特征对比。

表3 冷辗机具体特征对比

3 结束语

随着国内轴承行业冷辗技术应用范围的扩大和使用经验的积累，冷辗机的发展将集中在以下几个方面：

(1)继续完善冷辗机技术，以提高冷辗精度，优化机械系统，增加机床刚性，降低热变形。采用高等级控制器和传感器，改进其控制系统，实现冷辗过程的精确控制和实时监控。

(2)继续提高中、小型冷辗机自动化程度和可靠性，与自动车床组成连线，实现套圈的大规模、自动化生产。

(3)进一步提高特大型冷辗机的性能，降低其成本，提高国际竞争力。