P4_P5级圆锥滚子轴承套圈磨超自动线研发_孙连友

DOI:10.16173/ki.ame.2005.06.018
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■　石家庄轴承设备股份有限公司／孙连友 朱趁虎
Ｐ４、Ｐ５ 级圆锥滚子轴承套圈 磨超自动线研发
随着国内经济的飞速发展，国 民经济实力的不断提高，科技进步 的迅速发展，相关企业对轴承产品 质量的要求越来越高。

尤其是随着 能源运输等行业高速发展，提高轴 承的承载能力、延长轴承的使用寿 命也早已成为交通汽车工业发展的 需要。

然而由于制造工艺及加工设 备所限，轴承过早失效这一痼疾一 直困扰着轴承生产企业。

新国标要 求圆锥滚子轴承套圈的滚道及挡边 都必须带对数曲线凸度来满足轴承 高转速、高精度、高刚性、长寿命 的要求。

而国内现有的自动线加工 设备主机的性能已经不能满足轴承 套圈滚道有对数曲线凸度的要求。

据了解，目前德国 Ｂ Ｗ Ｆ 机床公司生 产滚道带对数曲线凸度的圆锥滚子 轴承磨超加工短线，但价格昂贵， 与国产同类设备的价格比在 １ ： ９ 左 右。

中大型Ｐ ４ 、Ｐ ５ 级圆锥滚子轴承 套圈磨超自动线研发是将经过精磨 基准面后的轴承套圈通过自动输送 装置到主机设备，经过粗精磨超精 加工后生产出 Ｐ ４ 、Ｐ ５ 级轴承套圈的 全自动生产加工线。

该磨超自动线 加工的工件精度等级能完全满足当前能源、交通特别是汽车、铁路等行业对 轴承的精度、寿命、高转速的要求，其技术水平及生产效率有利于促进轴承 行业的技术进步及其经济效益和社会效益的显著提高。

磨超加工自动线设备配置及加工工艺路线
１．加工范围（规格参数）
（１） 中型线 内圈内径：φ ３ ０ ～φ １ ０ ０ ｍ ｍ 外圈外径：φ ５ ５ ～φ １ ６ ０ ｍ ｍ （２ ）大型线 外圈内径：φ ８ ０ ～φ ２ ０ ０ ｍ ｍ 宽度：１ ７ ～９ ０ ｍ ｍ 外圈外径：φ １ ０ ０ ～φ ２ ５ ０ ｍ ｍ 宽度：１ ５ ～７ ５ ｍ ｍ 宽度：１ １ ～６ ０ ｍ ｍ 宽度：９ ～５ ０ ｍ ｍ
２．　自动线主机构成及工艺流程
本自动线用于高精度 Ｐ ４ 、Ｐ ５ 级圆锥滚子轴承套圈的磨削及超精加工，整 线分为中、大型线各一条。

而中、大型内圈线和外圈线各有一条。

内圈线 ７ 台主机，外圈线 ５ 台主机。

（１）　主机构成 ① 中型线 内圈线（共 ７ 台） ３ＭＫ２１１０ ３ＭＫ２２１０ ３ＭＫ２０１０ ３ＭＫ３３１０Ｔ ３ＭＫ２１１０／Ｗ ３ＭＫ２３１６ ３ＭＫ３４１６Ｔ 内圈滚道磨床 内圈直挡边磨床 内径磨床 内圈滚道超精机 外圈外圆磨床 外圈滚道磨床 外圈滚道超精机 ２台 ２台 ２台 １台 ２台 ２台 １台
外圈线（共 ５ 台）
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② 大型线 内圈线（共 ７ 台） ３ＭＫ２１２０Ａ ３ＭＫ２２２０Ａ ３ＭＫ２０２０ ３ＭＫ３３２０Ｔ ３ＭＫ２１２０Ａ／Ｗ ３ＭＫ２３２５ ３ＭＫ３４２５Ｔ （２）　工艺流程 内圈自动线：给料机→输送装置→粗磨滚道→退磁清洗→输送装置→粗 磨内径→退磁清洗→输送装置→粗磨挡边→退磁清洗→输送装置→精磨滚道→ 退磁清洗→输送装置→精磨挡边→退磁清洗→输送装置→精磨内径→退磁清 洗→内径机外检测机→输送装置→内滚道超精→理料机。

外圈自动线：给料机→输送装置→粗磨滚道→退磁清洗→输送装置→精 磨外圆→退磁清洗→输送装置→精磨滚道→退磁清洗→输送装置→滚道超精→ 输送装置→终磨外圆→退磁清洗→外圆机外检测机→理料机。

内圈滚道磨床 内圈直挡边磨床 内径磨床 内圈滚道超精机 外圈外圆磨床 外圈滚道磨床 外圈滚道超精机 ２ 台 ２台 ２台 １台 ２台 ２台 １台 润滑。

（ ３ ） 套筒式工件主轴结构，交流 变频电机传动，变频调速，粗磨精 磨转速自动可调。

（ ４ ） 单臂回转机械手自动上下 料，换活调整方便快捷。

（ ５ ） 电磁无心卡具，高刚性陶瓷 支承结构。

（ ６ ） 内表面磨削（内孔及外滚道 磨削）采用高刚性、大功率变频电 主轴，工件进给和砂轮往复采用两 轴控制，伺服振荡，粗磨与精磨的 振幅和频率自动可调，在进给外滚 道磨削修正砂轮时两轴联动，由数 控系统的函数功能按对数曲线运行 将砂轮修出对数曲线形状。

磨削滚 道时切入磨削，以保证外滚道磨出 对数曲线凸度形状。

（ ７ ） 外表面磨削（内滚道及外圆 磨削）三轴控制。

在内滚道磨削时 修正轴两轴联动，由数控系统的函 数功能将砂轮修出对数曲线形状， 以保证滚道磨出对数轴凸度形状。

（ ８ ） 砂轮主轴采用高刚性、高精 度动静压轴承。

（ ９ ） 全封闭防护罩，独立液压 站，高压冷却两级（磁 ＋ 纸）过滤， 独立密封温控电气柜。

外圈线（共 ５ 台）
３． 自动线的特点
（ １ ） 为保证工件的高精度及质量稳定，在线粗磨，外圆终磨在线并加机外 检测。

（ ２ ） 采用链板平运方式，链板输送高度在 １ ｍ 左右，平送及爬坡平送。

（ ３ ） 各主机磨床后均带有机外退磁装置和清洗机，线首配有自动给料机， 线尾配有自动理料机。

内、外径精磨后配有内、外径机外自动检测机并有反 馈调整机床功能。

（ ４ ） 连线设单独控制电箱，联线动作均由电箱控制完成，既可实现单机操 作，又可联线操作。

（ ５ ） 自动线中各主机及主要辅机均带有声光报警装置，便于了解和查看设 备工作情况。

２． 超精机设备
（ １ ） 超精机控制系统采用日本 ＯＭＲＯＮ（ＰＬＣ＋ＮＣ）数控系统，１０．４ ″ 彩色触摸屏，日本三菱伺服电机及 变频器。

（ ２ ） 单工位两步法超精，自动交 换油石，大往复小振荡，大往复由 伺服电机实现，适合于凸度滚道的 超精。

振荡导轨采用静压圆柱导轨， 工件转速变频可调。

（ ３ ） 机械无心卡具，内圈陶瓷支 承支内径，外圈陶瓷支承支外径，端
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磨超自动线机床的主要结构及技术特点
自动线设备统一造型、统一布局、统一配置、统一技术水平，系列化、 标准化、通用化、模块化设计。

１． 磨加工机床设备
（ １ ） 磨床全部采用日本Ｆ Ａ Ｎ Ｕ Ｃ － ０ ｉ 全数字高档数控系统，８ ． ４ ″Ｌ Ｃ Ｄ 彩 色液晶显示屏，显示分辨率 ０ ． ０ ０ ０ １ ｍ ｍ 。

各进给与补偿轴均采用日本 Ｆ Ａ Ｎ Ｕ Ｃ － ａ 系列交流伺服电机直传，１ ６ 位脉冲编码器，脉冲当量＜０ ． １ μ ｍ ，半闭环控 制，并配有手持操作单元便于对调整。

（ ２ ） 进给和补偿滑板均采用高刚性整体箱型结构及高精度滚珠直线导轨和 滚珠丝杠，模块化设计。

导轨和丝杠采用集中润滑装置，定时定量自动注油
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面定位，滚轮压紧，机械手自动上 下料。

（ ４ ） 全封闭防护罩，独立液压 站，两级过滤（磁 ＋ 纸） ，独立密封 温控电气柜。

差补修正。

（ ４ ） 超精研机采用单工位两步法 超精，自动交换油石，大往复小振 荡，以实现滚道凸度的超精。

① 砂轮插补修正器。

② 对数曲线凸度滚道磨床数控 系统和方法。

③ 油石交换装置。

④ 油石震荡装置。

⑤ 机床防护罩。

　２． 主要设备的技术关键
（ １ ） 内外滚道凸度的磨削是本课 题研制的技术关键。

在内外滚道磨 床的设计开发中，选定的方案是利 用双轴交流伺服电机由数控系统的 函数功能修出对数曲线形状后磨削 工件的方法实现滚道凸度的磨削。

（ ２ ） 电气控制内外滚道磨床的插 补修正是本课题研制的重要技术关 键。

电气控制采用日本 Ｆ Ａ Ｎ Ｕ Ｃ －０ ｉ 全数字高档数控系统，８ ． ４ ″Ｌ Ｃ Ｄ 彩 色液晶显示屏，显示分辨率０．０００　１ｍｍ 。

（ ３ ） 磨超加工自动线中共使用５ 项专利技术：
磨超自动线创新性及技 术关键
１．　磨超自动线的创新性
本次圆锥滚子轴承套圈磨超加 工线的研制开发和同行业加工线相 比有以下方面的技术创新： （ １ ） 规格上覆盖到大型，填补规 格上的空白。

（ ２ ） 由普通级生产线上升为精密 级生产线。

（ ３ ） 大胆地采用新技术新工艺， 如采用国内领先的全功能数控技术， 控制伺服电机来完成修正器的两轴
磨超自动线的市场前景
磨超加工自动线已经交付某轴 承公司使用，加工的轴承套圈精度 完全达到了技术协议要求，即本课 题研制开发成功，将改变我国目前 圆锥滚子轴承的加工现状，使轴承 的加工精度达到新国标要求，即圆 锥滚子轴承套圈的滚道必须带对数 曲线凸度的要求，满足交通汽车行 业对轴承高转速、高精度、高刚性、 长寿命的要求，对未来我国轴承行 业的进步将起到巨大的推动作用。

文章查询编号 ： Ｗ０６１８
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