轴承内圆磨床自动上下料系统设计说明

轴承圆磨床自动上下料系统设计目次1 轴承圆磨床自动上下料系统概述 (1)1.1 课题的来源与意义 (1)1.2 课题研究现状和发展趋势 (2)1.3 课题的设计任务与技术要求 (5)2 轴承圆磨床总体设计与布局 (7)2.1 轴承圆的磨削原理与特点 (7)2.2 轴承圆磨床的加工对象，围及要求 (8)2.3 机床的主要运动参数分析 (9)2.4 影响机床加工精度和效率的工艺因素 (10)2.5 机床主要部件结构方案评价 (11)2．6 机床的工作循环过程 (12)2．7 机床的造型设计 (13)2.8 机床的总体布局 (15)3 轴承圆磨床自动上下料系统设计 (16)3.1 上下料方案设计 (16)3.2 上料机构“双料”故障的成因和预防 (17)3.3 输料槽的设计 (23)3.4 气缸的选择 (23)设计总结 (27)致 (29)参考文献 (30)1 轴承圆磨床自动上下料系统概述1.1 课题的来源与意义1.1.1 课题的来源现今轴承生产中，套圈磨削工艺及专用磨床不能满足高精度，高效率的要求，与国外相比存在着一定的差距。

工艺设备的落后是国产轴承精度低，性能差，成本高以及在国际市场上竞争力低的主要原因。

在所有轴承加工设备中，表面磨床的水平具有表征意义。

这主要是磨削孔径限制了砂轮尺寸及相应的系统结构和几何参数，从根本上限制了工艺系统的的刚性。

圆磨削速度要从砂轮主轴的转速的提高寻找出路，相应的就带来了高速主轴轴承的制造，应用装配技术和高速下的振动及动平衡一系列要求。

轴承套圈径公差严格，在大批量与高效率的生产条件下，难以用定程控制尺寸，必须配用各式主动测量系统，从而增加了圈磨床结构及尺寸的复杂性。

该课题来源于生产实践。

在深沟球轴承圈的加工中，圆磨削是一道关键工序。

其原因是：受孔径限制，砂轮尺寸小，砂轮消耗快，影响磨削效率和质量。

现代磨削技术在不断的发展和提高，对于轴承圈圆的磨削，越来越要求磨床具有高精度、高效率和高可靠性，而传统的手动和半自动圆磨床难以满足使用要求，因此设计开发全自动圆磨床则显得尤为重要。

1.1.2 课题的背景与意义轴承圆圈磨床是指用于磨削轴承圆的专用磨床。

五十年代，开始逐步发展了切入式轴承专用圆和外圆磨床；至八十年代，随着机床基础元件技术的发展，特别是电子技术的高速发展，轴承套圈圆和外圆磨床的技术的日趋完善，相继出现了PC和CNC控制轴承套圈圆和外圆磨床及CAC控制的轴承套圈圆磨床，使现代控制技术与先进的机床功能组件相得益彰，大大提高了机床的自动化程度、可靠性、工作精度和生产效率。

迄今为止，较著名的轴承磨床制造厂主要有：美国的勃兰恩特、希尔德；西德的奥佛贝克；意大利的西马特、法米尔、诺瓦；日本的精工精机、东洋工业公司；东德的柏林机床厂、卡尔马克思城磨床厂等。

本课题为生产轴承的企业提出的实际课题。

小型深沟球轴承是使用量较大的轴承产品。

其生产方式为大批量生产。

由于行业的竞争日益激烈，生产厂家特别重视产品的质量和加工效率。

在深沟球轴承圈的加工工序中，圈磨削是一种瓶颈工序，也是关键工序。

传统的手动和半自动磨床难以满足使用要求。

因此，有必要设计开发以提高加工效率和质量为目的的全自动轴承圈圆磨床。

通过设计改进的预期成果是将此深沟球轴承圆磨床制造出来并投入到实际生产轴承圈的生产中，达到提高精度、加工效率和质量的目的。

1.1.3 课题设计要解决的问题轴承加工是以大批量为特征的，因此加工设备不仅要保证轴承所要求的各项精度而且效率也是一个很重要的指标。

所以上下料的辅助时间是可以考虑缩短来提高效率的。

而随着轴承工业的发展，对轴承磨床的加工精度也提出了更高的要求。

尺寸精度是轴承加工中控制的一项关键之一。

所以我们有必要去对上下料及进给进行研究。

在学校翻阅图书馆大量文献，研究出初步的设计方案。

去工厂进行实地考察，结合书本知识，得出最佳设计方案。

根据任务分工，我主要负责设计机床的上下料系统。

设计过程中，通过翻阅大量的通用机床的设计资料，并总结设计机床的主要特点，从而得出了该机床的上下料装配图和机床装配图。

虽然各种机床的功能和要求不同，但就其磨削原理而言，同属于表面磨削，其运动方式和总体布局也基本相同，大多数部件通用。

目前，国各厂对中高级精度轴承多采用二次磨削，为了改变这种情况，拟用一次磨削代替且达到终磨技术要求。

要在大批生产高效的条件下，满足上述技术要求，从磨床设计的观点来看，可以归结为磨削几何精度、尺寸精度及效率三个方面的要求。

用因果分析尺寸精度、几何尺寸及磨削效率的影响因素，从而选择最佳装夹部件方案，在考虑运动图的设计布局及造型设计，最后决定最佳的方案。

1.2 课题研究现状和发展趋势1.2．1 课题研究现状随着轴承工业的迅速发展，对轴承磨床的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。

尺寸精度是轴承加工中控制的一项关键精度之一，而磨床的进给机构直接影响轴承套圈加工的尺寸精度。

因此，随着轴承质量要求的不断提高，需要更加精密高效的磨床进给机构。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。

磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

小型深沟球轴承是使用量较大的轴承产品。

其生产方式为大批量生产。

由于行业的竞争日益激烈，生产厂家特别重视产品的质量和加工效率。

在深沟球轴承圈的加工工序中，圈磨削是一种瓶颈工序，也是关键工序。

传统的手动和半自动磨床难以满足使用要求。

因此，有必要设计开发以提高加工效率和质量为目的的全自动轴承圈圆磨床。

1.2.2 课题国外研究的概况作为整个工业基础的机械制造业，正在朝着高精度、高效率、智能化和柔性化的方向发展。

磨削、超精研加工（简称“磨超加工”）往往是机械产品的终极加工环节，其机械加工的好坏直接影响到产品的质量和性能。

作为机械工业基础件之一轴承的生产中，套圈的磨超加工是决定套圈零件乃至整个轴承精度的主要环节，其中滚动表面的磨超加工，则又是影响轴承寿命以及轴承减振降噪的主要环节。

因此，历来磨超加工都是轴承制造技术领域的关键技术和核心技术。

国外轴承工业，60年代已形成一个稳定的套圈磨超加工工艺流程及基本方法，即：双端面磨削——无心外圆磨削——滚道切入无心磨削——滚道超精研加工。

除了结构特殊的轴承，需要附加若干工序外，大量生产的套圈均是按这一流程加工的。

几十年来，工艺流程未出现根本性的变化，但是这并不意味着轴承制造技术没有发展。

简要地说，60年代只是建立和发展“双端面——无心外圆——切入磨——超精研”这一工艺流程，并相应诞生了成系列的切入无心磨床和超精研机床，零件加工精度达到3～5um，单件加工时间13～18s（中小型尺寸）。

70年代则主要是以应用60m/s高速磨削、控制力磨削技术及控制力磨床大量采用，以集成电路为特征的电子控制技术的数字控制技术被大量采用，从而提高了磨床及工艺的稳定性，零件加工精度达到1～3um，零件加工时间10～12s。

80年代以来，工艺及设备的加工精度已不是问题，主要发展方向是在稳定质量的前提下，追求更高的效率，调整更方便以及制造系统的数控化和自动化。

而目前国经过多年的发展，特别是近年主机发展的需要，从而带动了汽车轴承、精密机床轴承、铁路轴承、家电用轴承的快速发展，特别是轿车轴承发展迅猛，这无形带动了自动轴承圈圆磨床的技术和硬件的更新，目前国大部分磨床的系统由液压进给补偿系统改成步进电机进给补偿系统，步进电机替代了原来的复杂的液压进给补偿系统，将原来液压波动和机械零件加工传动链的误差消除了，并且步进电机可以把进给过程分成几个阶段，每个阶段可以选用不同的脉冲频率控制进给速度，可以用脉冲数来控制机床工作台精进给，大大提高了轴承的精度。

不过相比国外先进的伺服电机控制系统，能将快跳油缸和谐波减速器去掉，采用滚珠丝杠和伺服电机直联结构，使得机械系统误差最小，步进电机又在抗干扰能力和重复定位精度能力上比伺服电机上差了一截，以致国的轴承在寿命和可靠度上面还是比不上国外，不过相信随着轴承工业的进一步发展，我们与国外的差距会越来越来小。

十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。

这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。

1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。

它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有圆磨削附件。

1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。

1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。

随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。

例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。

自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。

到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。

随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。

圆磨床和其他磨床一样，在提高效率、自动化程度和万能性方面有较大的发展。

但精度提高得很慢。

十多年来，孔不圆度最佳值一直保持在0.3～1μm之间，最高表面粗糙度Ra0.08。

为了适应大批量生产，各国都出现一批自动圆磨床，如美国海尔特公司的 OCF 型圆磨床，美国Bryant公司的C-2型圆磨床，德国SIP200X315型圆磨床。

1.2.3 课题的发展趋势与应用对象磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨床、圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。

外圆磨床是使用的最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。

万能外圆磨床还带有圆磨削附件，可磨削孔和锥度较大的、外锥面。

不过外圆磨床的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。

圆磨床的砂轮主轴转速很高，可磨削圆柱、圆锥形孔表面。

普通圆磨床仅适于单件、小批生产。

自动和半自动圆磨床除工作循环自动进行外，还可在加工中自动测量，大多用于大批量的生产中。

平面磨床的工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨床；无心磨床通常指无心外圆磨床，即工件不用顶尖或卡盘定心和支承，而以工件被磨削外圆面作定位面，工件位于砂轮和导轮之间，由托板支承，这种磨床的生产效率较高，易于实现自动化，多用在大批量生产中。