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阿基米德螺旋線面軸承的數(shù)控加工
2017-11-28  來(lái)源：寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司  作者： 王 東 郭寶林



  
       【摘要】：隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，原先由專用夾具加工的特殊輪廓形狀的零件，現(xiàn)在完全可以采用數(shù)控機(jī)床的多軸聯(lián)動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。文中通過(guò)S- 40 數(shù)控外圓磨床X 軸和C 軸的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了M52125 龍門導(dǎo)軌磨床主軸阿基米德螺旋線面軸承的數(shù)控加工，為設(shè)備維修工作帶來(lái)很大的便利。
  
       【關(guān)鍵詞】：阿基米德螺旋線面軸承；數(shù)控加工；多軸聯(lián)動(dòng)；C 軸
  

       1.引言
  
       我公司一臺(tái)上海重型機(jī)床廠生產(chǎn)于1967 年M52125 龍門導(dǎo)軌磨床，主軸前軸承采用剛性軸套式阿基米德螺旋線面軸承，后軸承采用彈性軸套式阿基米德螺旋線面軸承結(jié)構(gòu)。由于長(zhǎng)時(shí)間的使用和主軸潤(rùn)滑系統(tǒng)故障導(dǎo)致阿基米德螺旋線面軸承內(nèi)孔研傷嚴(yán)重及機(jī)床主軸精度喪失，不能滿足使用要求。
  
      2.阿基米德螺旋線面軸承的結(jié)構(gòu)
  
      阿基米德螺旋線面軸承（彈性軸套式）用于高精度磨床，它有3 個(gè)滑動(dòng)面（三油楔），滑動(dòng)面截線為阿基米德螺旋線（在軸心無(wú)位移時(shí)，其油楔展開即為斜面式），單面結(jié)構(gòu)（主軸單方向旋轉(zhuǎn)），結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

 
          
                                       圖1 阿基米德螺旋線面軸承


      阿基米德螺旋線面軸承具有以下特點(diǎn)：（1）軸承和箱體錐孔有3 條弧面接觸，收緊一端螺母后，使軸承產(chǎn)生彈性變形來(lái)調(diào)節(jié)主軸與軸承間隙，間隙一般為0.007~0.01mm。（2）分別設(shè)有進(jìn)油孔（使進(jìn)油孔的3 條凸面比3 條接觸弧面稍低）和回油槽，用單獨(dú)油泵強(qiáng)迫潤(rùn)滑（潤(rùn)滑壓力0.1MPa，二號(hào)主軸油），溫升低。（3）軸承剛性好。（4）軸心穩(wěn)定性良好。缺點(diǎn)：制造和裝配工藝復(fù)雜。
  
     線面軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，在硬底基金屬上增加一層軟金屬或合金的薄層，由于軟金屬具有較低的剪切強(qiáng)度，且軟金屬或合金較薄減少了壓陷變形量及相應(yīng)壓陷的接觸面積，減少了滑動(dòng)時(shí)的阻力，因此可降低其摩擦系數(shù)。雙金屬軸套因?yàn)榫邆淞诉@個(gè)特點(diǎn)，而且又能節(jié)省貴重金屬，可使青銅的消耗量減少到1/4~1/6，且軸承壽命可以提高，所以它在機(jī)床中得到很廣泛的應(yīng)用。
  
     3.原來(lái)的磨削夾具
  
     加工阿基米德螺旋線面軸承的成形面需要有專門的夾具，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常采用一定的偏心圓弧來(lái)近似的代換阿基米德螺旋線。由于加工偏心圓弧所需的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也有利于保證加工精度。夾具結(jié)構(gòu)如圖2 所示。


      
                                   圖2 加工圓弧的夾具


     夾具裝在外圓磨床的頭架上，利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)使頭架的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿[動(dòng)運(yùn)動(dòng)，頭架的擺動(dòng)弧度可以通過(guò)改變連桿的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。裝夾軸承時(shí)，使其偏心圓弧（代替阿基米德螺旋線）的圓心與頭架（擺桿）的擺動(dòng)中心重合，軸承與砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便磨削出所需要的成型面。
    
      4.數(shù)控加工程序
  
      
                               瑞士斯圖特S-40 數(shù)控萬(wàn)能內(nèi)外圓磨床


     由于專用夾具針對(duì)性強(qiáng)，除了專業(yè)制造線面軸承的廠家外，對(duì)于一般的制造企業(yè)沒(méi)有加工阿基米德螺旋線面軸承的專用夾具，原廠家已多次改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，因此不能提供原來(lái)的阿基米德螺旋線面軸承，給設(shè)備的維修工作帶來(lái)極大的不便。但是隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，原先在專用夾具上加工的線面軸承的滑動(dòng)面截線形狀現(xiàn)在可以采用帶C 軸功能的臥式加工中心或是數(shù)控磨床運(yùn)用數(shù)控機(jī)床多軸聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)。因此我們嘗試在數(shù)控磨床上加工該阿基米德螺旋線面軸承。加工設(shè)備為瑞士斯圖特S-40 數(shù)控萬(wàn)能內(nèi)外圓磨床，該機(jī)床是現(xiàn)代化的數(shù)控磨床，由Studer 的外圓磨削專家開發(fā)的軟件，提供了強(qiáng)大的編程功能。
  
     采用數(shù)控系統(tǒng)自帶的用TNRC 多進(jìn)磨的形狀磨削循環(huán)G9225 功能。這個(gè)輪廓磨削循環(huán)允許加工一個(gè)任意的工件形狀（輪廓）。實(shí)際的輪廓形狀是在一個(gè)分離的ISO- 子程序［V］中編輯的，輪廓子程序能使用離線編程系統(tǒng)“StProfil” 編程。在完成其它工序后，我們?cè)赟-40 數(shù)控萬(wàn)能內(nèi)外圓磨床頭架（C 軸）上用四爪卡盤夾持軸承后端方牙螺紋外徑，找正工件，并按進(jìn)油孔位置設(shè)置C 軸、X 軸和Z 軸工件坐標(biāo)系零點(diǎn)后，執(zhí)行程序即可加工出所需線面軸承的截線輪廓。
  
         輪廓主程序
 
          
          
           
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