一种新型立式钢球研球机

2014-07-21王世保刘晓辉刘国兴

轴承 2014年10期

王世保，刘晓辉，刘国兴

(新乡日升数控轴承装备股份有限公司，河南新乡 453700)

目前，在轴承钢球光、磨、研各工序中的研球所用设备大多为立式钢球研球机3ML4780，主要用于初研、精研一、精研二工序。经过多年不断改进，机床精度和性能趋于完善，组装和维修更加方便。但机床的加压方式和卸球方式仍采用原来的液压驱动加压和人工卸球，加压油缸的密封圈存在液压油泄漏而影响钢球加工精度的隐患，而人工卸球劳动强度大、效率低。

为满足自动卸球的需要、降低人工劳动强度、提高钢球加工的精度和效率，对输球导环结构改进，即通过料盘壳与料盘芯分离，料盘芯旋转，料盘壳不旋转，料盘壳开卸球缺口，实现自动卸球；为消除液压缸漏油污染研磨液的影响，采用减速电动机驱动丝杠加压。按照国家新的产品型号规定，改进后的机床型号为3M7280。

该类型研球机从20世纪80年代开始生产，为了保证工装、球板的互换，产品每一次的改进升级都保持工装、球板的通用。新型号3M7280立式研球机的工装、球板亦保持通用。

1 主要技术参数

加工范围 3～25 mm

研球板尺寸D×d×hφ800 mm×φ440(360)mm×100 mm

最大工作压力 60 kN

装球量 250 kg

上盘行程 300 mm

主轴转速 10～40 r/min(变频调速)

料盘转速 0.02～0.40 r/min(两挡变频调速)

主轴电动机功率 5.5 kW

料盘电动机功率 0.55 kW

加压电动机功率 1.1 kW

2 上盘加压机构

如图1所示，横梁上方装配1.1 kW系列蜗轮蜗杆减速电动机，电动机驱动丝杠、螺母座旋转，螺母座与上凸缘座通过螺钉连接，螺母座旋转下降，带动凸缘座下降，通过一组等距压缩弹簧，将压力传递至上盘。

1—上凸缘座；2—螺母座；3—丝杠；4—横梁；5—圆锥滚子轴承；6—减速电动机；7—压力表；8—等距压缩弹簧；9—压板；10—上研磨板

蜗轮蜗杆传动带有反行程自锁性，可以实现机械保压，压力值通过前方压力表显示，最大压力为60 kN。丝杠上端装有一对圆锥滚子轴承作为丝杠轴的主要支承，中部装有深沟球轴承作为辅助支承，保证丝杠旋转精度满足加压需求。

参考油缸加压机型的上盘移动速度和最大工作压力，确定上盘的各种参数：(1)由上盘移动速度确定减速电动机的输出转速和丝杠的导程；(2)由最大工作压力确定减速电动机的功率和机座号、丝杠的外径和螺距、支承轴承的规格。减速电动机采用变频调速以实现上盘的微量加压，精确控制研磨压力。

3 自动卸球机构

料盘自动卸球机构及卸球口部位结构如图2、图3所示，料盘由旋转的料盘芯和不旋转的料盘壳组成。料盘传动系统及料盘壳与齿圈结构如图4、图5所示。

图2 料盘自动卸球示意图

1—料盘芯；2—夹子；3—侧衬；4—卸球槽；5—料盘壳

1—斜齿轮；2—料盘升降电动机减速箱；3—蜗杆；4—螺纹支杆；5—支座；6—齿轮；7—料盘传动减速电动机；8—料盘传动减速箱

图5 料盘壳和齿圈示意图

料盘传动减速电动机轴通过皮带传动、蜗轮蜗杆副、齿轮齿圈副带动料盘芯旋转，齿圈固定在料盘芯上驱动料盘旋转；料盘升降减速电动机轴通过链传动、蜗杆斜齿轮传动、梯形螺纹副带动支座上下移动，料盘壳通过螺钉固定在支座上，随支座、圆环一同升降，从而实现循环输送钢球。

料盘壳外侧开缺口，卸球门通过合页固定在料盘壳缺口处。卸球时，松开侧衬夹子上的螺钉，向上提出衬板，即可实现钢球加工的自动卸球。因料盘质量和装球量同以往设备，因此料盘旋转和升降的设计参数和结构同以往设备。

4 机床主轴支承及大圆弧工作面设计

基于立式钢球研球机3ML4780D结构，3M7280机床下主轴采用高精度大规格推力球轴承安装在主轴上部用以承受纯轴向力并控制端面跳动，高精度深沟球轴承和角接触球轴承安装在主轴中部以承受径向力并控制径向跳动。主轴端面跳动和径向跳动的精度高，稳定性好，并采用机械密封，降低了下主轴漏油的概率。

由于自动卸球结构料盘的设计，床身总体外形尺寸为1 510 mm×1 510 mm×690 mm，机床工作面整体斜度3°，工作面圆周倒角为R100～150 mm，以减小研磨渣堆积的概率，从而解决了三支杆皮套因清除研磨渣造成的破损及研磨液流入支杆中影响料盘升降的问题。另外，三支杆处采用自润滑石墨铜套轴承，改善了支杆润滑效果。