【正文】 覽會(huì)展出的美國(guó)布朗 夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。 而目前國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是近年 主機(jī)發(fā)展的需要，從而帶動(dòng)了汽車(chē)軸承、精密機(jī)床軸承、鐵路軸承、家電用軸承的快速發(fā)展，特別是轎車(chē)軸承發(fā)展迅猛 ， 4 這無(wú)形帶動(dòng)了自動(dòng)軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床的技術(shù)和硬件的更新，目前國(guó)內(nèi)大部分磨床 的系統(tǒng)由 液壓進(jìn)給 補(bǔ)償系統(tǒng)改成步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給補(bǔ)償系統(tǒng) ， 步進(jìn)電機(jī)替代了原來(lái)的復(fù)雜的液壓進(jìn)給補(bǔ)償系統(tǒng)，將原來(lái)液壓波動(dòng)和機(jī)械零件加工傳動(dòng)鏈的誤差消除了，并且步進(jìn)電機(jī)可以把進(jìn)給過(guò)程分成幾個(gè)階段，每個(gè)階段可以選用不同的脈沖頻率控制進(jìn)給速度，可以用脈沖數(shù)來(lái)控制機(jī)床工作臺(tái)精進(jìn)給 ，大大提高了軸承的精度。幾十年來(lái)，工藝流程未出現(xiàn)根本性的變化，但是這并不意味著軸承制造技術(shù)沒(méi)有發(fā)展。作為機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件之一軸承的生產(chǎn)中，套圈的磨超加工是決定套圈零件乃至整個(gè)軸承精度的主要環(huán)節(jié)，其中滾動(dòng)表面的磨超加工，則又是影響軸承壽命以及軸承減振降噪的主要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的手動(dòng)和半自動(dòng)內(nèi)磨床難以滿足使用要求。 小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。尺寸精度是軸承加工中控制的一項(xiàng)關(guān)鍵精度之一，而磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)直接影響軸承套圈加工的尺寸精度。 目前，國(guó)內(nèi)各廠對(duì)中高級(jí)精度軸承多采用二次磨削，為了改變這種情況，擬用一次磨削代替且達(dá)到 終磨技術(shù)要求。去工廠進(jìn)行實(shí)地考察，結(jié)合書(shū)本知識(shí)，得出最佳設(shè)計(jì)方案。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對(duì)軸承磨床的加工精度也提出了更高的要求。因此，有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動(dòng)軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。五十年代，開(kāi)始逐步發(fā)展了切入式軸承專(zhuān)用內(nèi)圓和外圓磨床；至八十年代，隨著機(jī)床基礎(chǔ)元件技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的高速發(fā)展，軸承套圈內(nèi)圓和外圓磨床的技術(shù)的日趨完善，相繼出現(xiàn)了 PC 和 CNC 控制軸承套圈內(nèi)圓和外圓磨床及 CAC 控制的軸承套圈內(nèi)圓磨床，使現(xiàn)代控制技 術(shù)與先進(jìn)的機(jī)床功能組件相得益彰，大大提高了機(jī)床的自動(dòng)化程度、可靠性、工作精度和生產(chǎn)效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工中，內(nèi)圓磨削是一道關(guān)鍵工序。這主要是磨削孔徑限制了砂輪尺寸及相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，從根本上限制了工藝系統(tǒng)的的剛性。軸承內(nèi)圓磨床自動(dòng)上下料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 次 1 軸承內(nèi)圓磨床自動(dòng)上下料系統(tǒng)概述 ?????????????????? ? 1 課題的來(lái)源與意義??????????????????????? ?? 1 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)?????????????????????? 2 課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)要求????????????????????? 5 2 軸承內(nèi)圓磨床總體設(shè)計(jì)與布局????????????????????? 7 軸承內(nèi)圓的磨削原理與特點(diǎn)?????????????????? ? ?? 7 軸承內(nèi)圓磨床的加工對(duì)象，范圍及要求???????????????? 8 機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析?????????????????????? 9 影響機(jī)床加工精度和效率的工藝因素????????????????? 10 機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu)方案評(píng)價(jià)????????????????????? 11 2． 6 機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程???????????????????????? 12 2． 7 機(jī)床的造型設(shè)計(jì)?????????????????????????? 13 機(jī)床 的總體布局????????????????????????? 15 3 軸承內(nèi)圓磨床自動(dòng)上下料系統(tǒng)設(shè)計(jì)????????????????? ? 16 上下料方案設(shè)計(jì)????????????????????????? ? 16 上料機(jī)構(gòu)“雙料”故障的成因和預(yù)防???????????????? ? 17 輸料槽的設(shè)計(jì)?????????????????????????? ? 23 氣缸的選擇??????????????????????????? ? 23 設(shè)計(jì)總結(jié)???????????? ????????????????? ? 27 致謝???????????????????????????????? 29 參考文獻(xiàn)????????????????????????????? ? 30 1 1 軸承內(nèi)圓磨床自動(dòng)上下料系統(tǒng)概述 課題的來(lái)源與意義 課題的來(lái)源 現(xiàn)今軸承生產(chǎn)中，套圈磨削工藝及專(zhuān)用磨床不能滿足高精度，高效率的要求，與國(guó)外相比存在著一定的差距。內(nèi)圓磨削速度要從砂輪主軸的轉(zhuǎn)速的提高尋找出路，相應(yīng)的就帶來(lái)了高速主軸軸承的制造，應(yīng)用裝配技術(shù)和高速下的振動(dòng)及動(dòng)平衡一系列要求。其原因是：受孔徑限制，砂輪尺寸小，砂輪消耗快，影響磨削效率和質(zhì)量。 迄今為止，較著名的軸承磨床制造廠主要有：美國(guó)的勃蘭恩特、希爾德；西德的奧佛貝克；意大利的西馬特、法米爾、諾瓦；日本的精工精機(jī)、東洋工業(yè)公司；東德的柏林機(jī)床廠、卡爾馬克思城磨床廠等。由于行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)的預(yù)期成果是將此深溝球軸承內(nèi)圓磨床制造出來(lái)并投入到實(shí)際生產(chǎn)軸承圈的生產(chǎn)中，達(dá)到提高精度、加工效率和質(zhì)量的目的。尺寸精度是軸承加工中控制的一項(xiàng)關(guān)鍵之一 。根據(jù)任務(wù)分工，我主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)機(jī)床的上下料系統(tǒng)。 要在大批生產(chǎn)高效的條件下，滿足上述技術(shù)要求，從磨床設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，可以歸結(jié)為磨削幾何精度、尺寸精度及效率三個(gè)方面的要求。因此，隨著軸承 質(zhì)量要求的不斷提高，需要更加精 3 密高效的磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。因此，有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動(dòng)軸承內(nèi)圈內(nèi)圓 磨床。因此，歷來(lái)磨超加工都是軸承制造技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)。簡(jiǎn)要地說(shuō)， 60 年代只是建立和發(fā)展 “雙端面 ——無(wú)心外圓 ——切入磨 ——超精研 ”這一工藝流程，并相應(yīng)誕生了成系列的切入無(wú)心磨床和超精研機(jī)床，零件加工精度達(dá)到 3～ 5um，單件加工時(shí)間 13～ 18s（中小型尺寸）。不過(guò)相比國(guó)外先進(jìn)的 伺服電機(jī)控制系統(tǒng) ，能 將快跳油缸和諧波減速器去掉，采用滾珠絲杠和伺服電機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得機(jī)械系統(tǒng)誤差最小 ，步進(jìn)電機(jī)又在抗干擾能力和重復(fù)定位精度能力上比伺服電機(jī)上差了一截，以致國(guó)內(nèi)的軸承在壽命和可靠度上面還是比不上國(guó)外，不過(guò)相信隨著 軸承工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，我們與國(guó)外的差距會(huì)越來(lái)越來(lái)小。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附 件。例如20 世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤(pán)的活塞環(huán)磨床等。 內(nèi)圓磨床和其他磨床一樣，在提高效率、自動(dòng)化程度和萬(wàn)能性方面有較大的發(fā)展。 課題的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用對(duì)象 磨床是各類(lèi)金屬切削機(jī)床中品種最多的一類(lèi)，主要類(lèi)型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無(wú)心磨床、工具磨床等。 內(nèi)圓磨床的砂輪主軸轉(zhuǎn)速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面。 工具磨床是專(zhuān)門(mén)用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬(wàn)能工具磨床、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床 等，多用于工具制造廠和機(jī)械制造廠的工具車(chē)間 。 課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)要求 在之前的軸承內(nèi)圓磨床的技術(shù)參數(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，把原來(lái)的半自動(dòng)化改成自動(dòng)化程度更高的機(jī)床。 7 2 軸承內(nèi)圓磨床總體設(shè)計(jì)與布局 軸承內(nèi)圓的磨削原理與特點(diǎn) 磨削加工可分為一般磨削和高光潔度磨削（即精密磨削，超精磨削，鏡面磨削）兩種。這樣無(wú)數(shù)磨礪切削的結(jié)果，就把工件表面要切除的金屬磨去，形成光滑表面。修整時(shí)， 砂輪退出內(nèi)孔并在修整器位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，修整器就在砂輪表面去除一層磨料。 2． 1． 2 軸承內(nèi)圓磨削的特點(diǎn)： ⑴ 砂輪剛度低 內(nèi)表面磨削時(shí)，砂輪受內(nèi)徑限制，常制成較細(xì)的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無(wú)進(jìn)給光磨，恢復(fù)變形 時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)率很低。在磨削時(shí)，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產(chǎn)生熱量多，冷卻液很難進(jìn) 入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。 一般來(lái)說(shuō)，滾動(dòng)軸承應(yīng)具有高的壽命 ,低的噪音，小的旋轉(zhuǎn)力矩和高的可靠性，這些基本性能要達(dá)到這些要求，就必須在機(jī)械加工工藝上首先確保軸承零件套圈的以下指標(biāo)： 旋轉(zhuǎn)精度：要求軸承的套圈的幾何形狀精度和位置精度不超過(guò) 3μ m。 Vr nw V f ( f 1 , f 2 , f 3 ) Vd Va 圖 22 圖 中 fV 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)： rV 縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)： dV 修整 運(yùn)動(dòng)： aV 砂輪與工件的接 10 近運(yùn)動(dòng)： gN 砂輪轉(zhuǎn)速： wN 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，儀表和砂輪是實(shí)現(xiàn)正常自動(dòng)內(nèi)圓磨削的前提條件。任何合理的結(jié)構(gòu)方案，如果具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)或制造不良，均會(huì)使該部件失去其優(yōu)勢(shì)，乃至完全打不到預(yù)測(cè)的結(jié)果。下面分別介紹一下著兩個(gè)過(guò)程。然后精磨，工件架微退，進(jìn)行精光磨。這些部件被固定在床身上或在床身導(dǎo)軌上。 為了使 所設(shè)計(jì)機(jī)床操作方便，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以及外形美觀，該內(nèi)圓磨床在造型設(shè)計(jì)上采用了以下措施： ⑴為使機(jī)床工作場(chǎng)地明快，盡可能將各部件設(shè)置在機(jī)床本體上。機(jī)床調(diào)整時(shí)容易拿下，輕便且易于清洗。過(guò)去由于鑄造工藝上的困難，也由于流線型審美觀，影響到機(jī)床大部件，另外均取大圓角過(guò)度轉(zhuǎn)折，現(xiàn)在已顯陳舊，且給人以傻大的感覺(jué)。 [6]合理布局及選擇筋的形狀。而該磨床選用十字形筋，起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料省，抗彎剛度較大。立柱受力后容易產(chǎn)生前傾或后傾，其主要原因是由于緊固螺釘?shù)闹睆竭^(guò)小及布局不合理，或因立柱凸緣處剛性較差引起的變形。 2． 7． 2 床身的熱變形 熱脹冷縮是常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，如絲杠受熱會(huì)伸長(zhǎng)，薄板表面受熱不一致會(huì)彎曲。提高導(dǎo)軌耐磨性，可采取如下措施： [1].降低導(dǎo)軌面比壓，即降低導(dǎo)軌單位面積上的壓力。Ⅰ級(jí)鑄鐵具有良好的鑄造性，切削性，吸振性以及成本低的優(yōu)點(diǎn)，其耐磨性差的缺點(diǎn)可通過(guò)對(duì)導(dǎo)軌表面進(jìn)行淬火來(lái)彌補(bǔ)。因此壁厚應(yīng)根據(jù)機(jī)床大小，床身復(fù)雜程度，材料及鑄造工藝而定。運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上決定了機(jī)床總體布局方案的選擇。機(jī)