数控圆弧修整器部件的设计研究

张志永

（天津市第二机床有限公司，天津 300409）

0 引言

随着机械工业的发展，轴承行业得到迅猛发展，因轴承的制造加工精度高，数控立式磨床已作为轴承行业加工的关键设备。因轴承的结构特点，滚珠的滚道磨削加工通常采用成型砂轮的靠磨工艺手段，砂轮工作表面的磨粒是否锋利及轮廓是否失真，对磨削效率及工件的加工质量都有直接的影响。对于磨削表面粗糙度小于Ra1.6的工件及成型磨削，都必须通过精细修整以得到高质量的砂轮表面。现代数控磨床的高效率、高精度成型磨削中，每磨1个工件就自动修整1次砂轮，或采用连续修整技术，以使砂轮锋利、形状正确，从而保证工件的表面粗糙度、形状、尺寸精度要求以及高的生产率。通常砂轮圆弧的修整有成型金刚滚轮修整和数控圆弧修整器（图1）修整，因数控圆弧修整器的成本相对较低从而得到广泛应用。本文介绍数控圆弧修整器的设计方法和应用。

1 数控圆弧修整器的基本结构及工作原理

图1 砂轮修整示意图

图1为砂轮修整示意图。

数控圆弧修整器的基本结构如图2所示，此圆弧修整器最大修整圆弧为R50，当调整钮10处于0位时，用工装量具12固定金刚笔的高度，此时修整圆弧为R50。修整圆弧的半径可通过调整钮10进行调整。工作时将圆弧修整器固定在数控立式磨床的相应位置，将圆弧修整器旋转90°，使金刚笔尖与砂轮厚度中线等高进行对刀，伺服电机5带动小带轮3通过同步带4和大带轮7，带动轴8和旋转臂9使金刚笔11做0°～180°的往复旋转，从而进行砂轮的圆弧修整。为使定位准确，采用接近开关6实现回零。

2 数控圆弧修整器的设计

2.1 电机的选择

金刚石修整砂轮采用的是车削成型法，因此比金刚滚轮的磨削成型法所需要的修整力小。考虑到此修整器占用的空间及电机经济性，电机采用的功率为3.3 kW，传动比i=5，因旋转臂有自重旋转，故采用带制动的伺服电机。

图2 数控圆弧修整器的基本结构

2.2 传动系统的设计

为减少振动和提高传动效率，采用同步带的传动方式。

1）选择带轮和带长。从HTD圆弧同步带轮规格表中选一个合适直径的小带轮。查得其带轮的齿数为Z1=22，大带轮的齿数：Z2=i×Z1=22×5=110。

根据传动功率Pc=3.3 kW，小带轮转速为1 400 r/min，确定节距为8 mm。

2）根据已知条件选择中心距（在可能的条件下，宜选小值）。

查HTD圆弧齿同步带型号规格表中选取长度L0=1 080 mm。

4）计算准确的中心距。

表1 同步带传动参数

5）计算带宽。

根据小带轮齿数和转速，从表1中查出基准功率传动容量P0=2.28。

从表2中查得啮合系数Gd=1.0。

表2 啮合齿数和啮合系数

7）带宽系数Cw的计算。

节距为8 mm带宽选择，根据带宽系数Cw值，从表3中查得所需要的带宽为30 mm。

3 升降机构的设计

升降机构的主要作用是调节金刚笔的高低，从而得到所需要修整的砂轮圆弧半径。此机构中通过调整丝杠带动金刚笔支架上下移动，丝杠螺距为0.5 mm，即旋转1圈金刚笔则移动0.5 mm，调整钮上有 0°～360°的刻度，可根据需要的数据进行旋转。调整好高度后用锁紧钮将金刚笔支架锁紧。

表3 带宽及带宽系数

4 实际应用

数控圆弧修整器已在2MK95系列数控立式磨床砂轮修整中的使用，主要用于轴承厂轴承沟道的加工。由于结构简单、成本低，且具有很高的稳定性和可靠型，加工效果良好，使用方便，完全达到机床的加工要求。在立式磨床上得到了广泛的应用。

［参考文献］

［1］王先逵.机械加工工艺手册∶第二卷∶加工技术［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［2］《现代机械传动手册》编辑委员会.现代机械传动手册［M］.北京：机械工业出版社，1995.