阿基米德螺旋線面軸承的數控加工
2017-11-28 來源：寶雞機床集團有限公司 作者： 王 東 郭寶林
【摘要】：隨著數控技術和數控機床的廣泛應用，原先由專用夾具加工的特殊輪廓形狀的零件，現在完全可以采用數控機床的多軸聯動功能來實現。文中通過S- 40 數控外圓磨床X 軸和C 軸的聯動實現了M52125 龍門導軌磨床主軸阿基米德螺旋線面軸承的數控加工，為設備維修工作帶來很大的便利。
【關鍵詞】：阿基米德螺旋線面軸承；數控加工；多軸聯動；C 軸
1.引言
我公司一臺上海重型機床廠生產于1967 年M52125 龍門導軌磨床，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構。由于長時間的使用和主軸潤滑系統故障導致阿基米德螺旋線面軸承內孔研傷嚴重及機床主軸精度喪失，不能滿足使用要求。
2.阿基米德螺旋線面軸承的結構
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 個滑動面（三油楔），滑動面截線為阿基米德螺旋線（在軸心無位移時，其油楔展開即為斜面式），單面結構（主軸單方向旋轉），結構如圖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：（1）軸承和箱體錐孔有3 條弧面接觸，收緊一端螺母后，使軸承產生彈性變形來調節主軸與軸承間隙，間隙一般為0.007~0.01mm。（2）分別設有進油孔（使進油孔的3 條凸面比3 條接觸弧面稍低）和回油槽，用單獨油泵強迫潤滑（潤滑壓力0.1MPa，二號主軸油），溫升低。（3）軸承剛性好。（4）軸心穩定性良好。缺點：制造和裝配工藝復雜。
線面軸承采用雙金屬結構，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度，且軟金屬或合金較薄減少了壓陷變形量及相應壓陷的接觸面積，減少了滑動時的阻力，因此可降低其摩擦系數。雙金屬軸套因為具備了這個特點，而且又能節省貴重金屬，可使青銅的消耗量減少到1/4~1/6，且軸承壽命可以提高，所以它在機床中得到很廣泛的應用。
3.原來的磨削夾具
加工阿基米德螺旋線面軸承的成形面需要有專門的夾具，因此在實際生產過程中常采用一定的偏心圓弧來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構簡單，也有利于保證加工精度。夾具結構如圖2 所示。
圖2 加工圓弧的夾具
夾具裝在外圓磨床的頭架上，利用曲柄搖桿機構使頭架的回轉運動轉變為擺動運動，頭架的擺動弧度可以通過改變連桿的長度來進行調節。裝夾軸承時，使其偏心圓弧（代替阿基米德螺旋線）的圓心與頭架（擺桿）的擺動中心重合，軸承與砂輪相對運動，便磨削出所需要的成型面。
4.數控加工程序
瑞士斯圖特S-40 數控萬能內外圓磨床
由于專用夾具針對性強，除了專業制造線面軸承的廠家外，對于一般的制造企業沒有加工阿基米德螺旋線面軸承的專用夾具，原廠家已多次改進產品結構，因此不能提供原來的阿基米德螺旋線面軸承，給設備的維修工作帶來極大的不便。但是隨著數控技術和數控機床的廣泛應用，原先在專用夾具上加工的線面軸承的滑動面截線形狀現在可以采用帶C 軸功能的臥式加工中心或是數控磨床運用數控機床多軸聯動功能實現。因此我們嘗試在數控磨床上加工該阿基米德螺旋線面軸承。加工設備為瑞士斯圖特S-40 數控萬能內外圓磨床，該機床是現代化的數控磨床，由Studer 的外圓磨削專家開發的軟件，提供了強大的編程功能。
采用數控系統自帶的用TNRC 多進磨的形狀磨削循環G9225 功能。這個輪廓磨削循環允許加工一個任意的工件形狀（輪廓）。實際的輪廓形狀是在一個分離的ISO- 子程序［V］中編輯的，輪廓子程序能使用離線編程系統“StProfil” 編程。在完成其它工序后，我們在S-40 數控萬能內外圓磨床頭架（C 軸）上用四爪卡盤夾持軸承后端方牙螺紋外徑，找正工件，并按進油孔位置設置C 軸、X 軸和Z 軸工件坐標系零點后，執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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