阿基米德螺旋線面軸承的數(shù)控加工
2017-11-28 來源：寶雞機床集團(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)控機床的多軸聯(lián)動功能來實現(xiàn)。文中通過S- 40 數(shù)控外圓磨床X 軸和C 軸的聯(lián)動實現(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；C 軸
1.引言
我公司一臺上海重型機床廠生產(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)。由于長時間的使用和主軸潤滑系統(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(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：（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(wěn)定性良好。缺點：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，減少了滑動時的阻力，因此可降低其摩擦系數(shù)。雙金屬軸套因為具備了這個特點，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，所以它在機床中得到很廣泛的應(yīng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單，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，利用曲柄搖桿機構(gòu)使頭架的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閿[動運動，頭架的擺動弧度可以通過改變連桿的長度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。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(shù)控加工程序
瑞士斯圖特S-40 數(shù)控萬能內(nèi)外圓磨床
由于專用夾具針對性強，除了專業(yè)制造線面軸承的廠家外，對于一般的制造企業(yè)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(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，因此不能提供原來的阿基米德螺旋線面軸承，給設(shè)備的維修工作帶來極大的不便。但是隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的廣泛應(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)控磨床運用數(shù)控機床多軸聯(lián)動功能實現(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)控萬能內(nèi)外圓磨床，該機床是現(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。這個輪廓磨削循環(huán)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(tǒng)“StProfil” 編程。在完成其它工序后，我們在S-40 數(shù)控萬能內(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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