关节轴承车球面专用机床探究

郑庆顺

摘要：关节轴承主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈特殊结构的滑动轴承，能承受较大的负荷，广泛应用于工程液压油缸、锻压机床、工程机械、自动化设备、汽车减震器、水利机械等行业。文章从车外球面专用机床结构原理、车外球面专用机床主要部件的设计、关节轴承车内球面专机设计等几个方面介绍关节轴承车球面专用机床的设计。

关键词：专用机床设计制作；车球面；关节轴承

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生产关节轴承，其中关节轴承车球面是车加工的一道主要工序，首先对关节轴承内圈车外球面专机进行设计。专机设计前车球面加工方法：球径在SΦ100以下采用成形刀车削，成形刀车削存在以下不足：（1）容易产生跳刀，对机床刚性要求较高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培训时间相对较长；（3）加工出的外球面曲率不稳定，与成形刀刃磨好坏很大关系；（4）成形刀车削切削宽度大，夹具受径向力大，夹具车削过程产生变形大，加工出的工件易产生壁厚差。为了解决上述不足，我们决定设计车外球面专用机床。

1 车外球面专用机床结构原理

利用使用多年，闲置的半自动液压车床C9220A进行改装制造专机，是见效快、造价低的好办法。图1是设计改装后车外球面专机设备简图。

车外球面专机基本原理是：按图1车外球面专用机床主要结构介绍一下工作循环（图1设备简图专机处在起始位置），首先点动启动按钮，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快进，碰到死撞开关后，中间摆动式推进油缸（5）开始工进，推动回转盘机构（4）绕着工件（3）的球心旋转，让刀拖板刀架上外圆车刀随着旋转，实现切削，切削工件形成球面，回转盘机构（4）到达终点后，碰到行程开关的触点，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快退（实现让刀），让刀到起始点后，碰到让刀拖板上行程开关上的触点，中间摆动式推进油缸（5）开始快退，带动回转盘机构（4）绕着工件的球心快速旋转到起始点，碰到另一个行程开关的触点，中间摆动式推进油缸（5）停止动作。实现一个工作循环。

2 车外球面专用机床主要部件的设计

2.1 中间摆动式推进油缸选定

需根据中间摆动式推进油缸活塞行程选择，既要保证更大型号，更大宽度的关节轴承的行程需要，同时又考虑结构太大会产生干涉，因此，拖板让刀油缸直径选择D=63mm。就能保证加工大余量外球面所需的进给力。

2.2 液压油路的改装设计

在油路设计上尽可能利用原机床C9220A的液压原件，原有油路上的集成块。取消了原来后拖板的液压系统，将原控制前拖板往复运动的二位四通电磁阀改为三位四通电磁阀，从而使中间摆动式液压油缸（即回转盘）具有中停功能，方便车球面时对刀。

3 关节轴承车内球面专机设计

3.1 进刀起始点不同

图4简图可明显看出车外球面与车车内球面起刀点位置明显不同，车外球面刀杆与车内球面辅助刀杆相差约90度，因此回转盘的中间摆动式推进油缸安装位置（也就是销轴安装位置）需逆时针旋转90度，从图1关节轴承内圈车外球面专用机床设备简图可以看出，内圈车外球面专用机床中间摆动式推进油缸安装位置是主轴的正对面，外圈车内球面中间摆动式推进油缸安装位置是图1的安装位置逆时旋转90度，也就是在主轴的横向位置。

3.2 使用刀杆不同

车外球面专机是车削外圆球面，刀杆较容易安装，悬伸较短，车内球面专机车削内孔的内球面，刀杆悬伸较长，刚性不足，设计时增加一把大的辅助刀杆，再把小刀杆安装在辅助刀杆上，从而增加整个刀杆的刚性，确保能车削大余量的内球面。

4 使用效果

我公司已先后设计制作3台关节轴承内圈车外球面专机，2台关节轴承外圈车内球面专机，设计改装后该专用机床在我公司使用中，性能稳定，效率高，可车削大余量，操作简便，深受操作者的欢迎。该专用机床比原来成形车削提高了精度，加工出球面球径误差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可车削大余量的坯料，加工单边的余量可达6mm，甚至更大；同时可比成形车削外球面节约大量刀具，可节约刀具80%，且新手上手较快，取得良好的经济效率。

参考文献

[1] 姚廷强，谢伟，谭阳.角接触球轴承保持架柔性多体动力学分析[J].中国机械工程，2014，（1）.

[2] 杨和平，冯刚，李健，李力，李强.再论滚动轴承X式球磨机节能降耗的可能性[J].金属材料与冶金工程，2013，（5）.

摘要：关节轴承主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈特殊结构的滑动轴承，能承受较大的负荷，广泛应用于工程液压油缸、锻压机床、工程机械、自动化设备、汽车减震器、水利机械等行业。文章从车外球面专用机床结构原理、车外球面专用机床主要部件的设计、关节轴承车内球面专机设计等几个方面介绍关节轴承车球面专用机床的设计。

关键词：专用机床设计制作；车球面；关节轴承

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生产关节轴承，其中关节轴承车球面是车加工的一道主要工序，首先对关节轴承内圈车外球面专机进行设计。专机设计前车球面加工方法：球径在SΦ100以下采用成形刀车削，成形刀车削存在以下不足：（1）容易产生跳刀，对机床刚性要求较高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培训时间相对较长；（3）加工出的外球面曲率不稳定，与成形刀刃磨好坏很大关系；（4）成形刀车削切削宽度大，夹具受径向力大，夹具车削过程产生变形大，加工出的工件易产生壁厚差。为了解决上述不足，我们决定设计车外球面专用机床。

1 车外球面专用机床结构原理

利用使用多年，闲置的半自动液压车床C9220A进行改装制造专机，是见效快、造价低的好办法。图1是设计改装后车外球面专机设备简图。

车外球面专机基本原理是：按图1车外球面专用机床主要结构介绍一下工作循环（图1设备简图专机处在起始位置），首先点动启动按钮，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快进，碰到死撞开关后，中间摆动式推进油缸（5）开始工进，推动回转盘机构（4）绕着工件（3）的球心旋转，让刀拖板刀架上外圆车刀随着旋转，实现切削，切削工件形成球面，回转盘机构（4）到达终点后，碰到行程开关的触点，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快退（实现让刀），让刀到起始点后，碰到让刀拖板上行程开关上的触点，中间摆动式推进油缸（5）开始快退，带动回转盘机构（4）绕着工件的球心快速旋转到起始点，碰到另一个行程开关的触点，中间摆动式推进油缸（5）停止动作。实现一个工作循环。

2 车外球面专用机床主要部件的设计

2.1 中间摆动式推进油缸选定

需根据中间摆动式推进油缸活塞行程选择，既要保证更大型号，更大宽度的关节轴承的行程需要，同时又考虑结构太大会产生干涉，因此，拖板让刀油缸直径选择D=63mm。就能保证加工大余量外球面所需的进给力。

2.2 液压油路的改装设计

在油路设计上尽可能利用原机床C9220A的液压原件，原有油路上的集成块。取消了原来后拖板的液压系统，将原控制前拖板往复运动的二位四通电磁阀改为三位四通电磁阀，从而使中间摆动式液压油缸（即回转盘）具有中停功能，方便车球面时对刀。

3 关节轴承车内球面专机设计

3.1 进刀起始点不同

图4简图可明显看出车外球面与车车内球面起刀点位置明显不同，车外球面刀杆与车内球面辅助刀杆相差约90度，因此回转盘的中间摆动式推进油缸安装位置（也就是销轴安装位置）需逆时针旋转90度，从图1关节轴承内圈车外球面专用机床设备简图可以看出，内圈车外球面专用机床中间摆动式推进油缸安装位置是主轴的正对面，外圈车内球面中间摆动式推进油缸安装位置是图1的安装位置逆时旋转90度，也就是在主轴的横向位置。

3.2 使用刀杆不同

车外球面专机是车削外圆球面，刀杆较容易安装，悬伸较短，车内球面专机车削内孔的内球面，刀杆悬伸较长，刚性不足，设计时增加一把大的辅助刀杆，再把小刀杆安装在辅助刀杆上，从而增加整个刀杆的刚性，确保能车削大余量的内球面。

4 使用效果

我公司已先后设计制作3台关节轴承内圈车外球面专机，2台关节轴承外圈车内球面专机，设计改装后该专用机床在我公司使用中，性能稳定，效率高，可车削大余量，操作简便，深受操作者的欢迎。该专用机床比原来成形车削提高了精度，加工出球面球径误差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可车削大余量的坯料，加工单边的余量可达6mm，甚至更大；同时可比成形车削外球面节约大量刀具，可节约刀具80%，且新手上手较快，取得良好的经济效率。

参考文献

[1] 姚廷强，谢伟，谭阳.角接触球轴承保持架柔性多体动力学分析[J].中国机械工程，2014，（1）.

[2] 杨和平，冯刚，李健，李力，李强.再论滚动轴承X式球磨机节能降耗的可能性[J].金属材料与冶金工程，2013，（5）.

摘要：关节轴承主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈特殊结构的滑动轴承，能承受较大的负荷，广泛应用于工程液压油缸、锻压机床、工程机械、自动化设备、汽车减震器、水利机械等行业。文章从车外球面专用机床结构原理、车外球面专用机床主要部件的设计、关节轴承车内球面专机设计等几个方面介绍关节轴承车球面专用机床的设计。

关键词：专用机床设计制作；车球面；关节轴承

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0009-02

我公司主要生产关节轴承，其中关节轴承车球面是车加工的一道主要工序，首先对关节轴承内圈车外球面专机进行设计。专机设计前车球面加工方法：球径在SΦ100以下采用成形刀车削，成形刀车削存在以下不足：（1）容易产生跳刀，对机床刚性要求较高；（2）外球面成形刀具不好刃磨，新手培训时间相对较长；（3）加工出的外球面曲率不稳定，与成形刀刃磨好坏很大关系；（4）成形刀车削切削宽度大，夹具受径向力大，夹具车削过程产生变形大，加工出的工件易产生壁厚差。为了解决上述不足，我们决定设计车外球面专用机床。

1 车外球面专用机床结构原理

利用使用多年，闲置的半自动液压车床C9220A进行改装制造专机，是见效快、造价低的好办法。图1是设计改装后车外球面专机设备简图。

车外球面专机基本原理是：按图1车外球面专用机床主要结构介绍一下工作循环（图1设备简图专机处在起始位置），首先点动启动按钮，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快进，碰到死撞开关后，中间摆动式推进油缸（5）开始工进，推动回转盘机构（4）绕着工件（3）的球心旋转，让刀拖板刀架上外圆车刀随着旋转，实现切削，切削工件形成球面，回转盘机构（4）到达终点后，碰到行程开关的触点，回转盘机构（4）上让刀拖板在液压油的推动下快退（实现让刀），让刀到起始点后，碰到让刀拖板上行程开关上的触点，中间摆动式推进油缸（5）开始快退，带动回转盘机构（4）绕着工件的球心快速旋转到起始点，碰到另一个行程开关的触点，中间摆动式推进油缸（5）停止动作。实现一个工作循环。

2 车外球面专用机床主要部件的设计

2.1 中间摆动式推进油缸选定

需根据中间摆动式推进油缸活塞行程选择，既要保证更大型号，更大宽度的关节轴承的行程需要，同时又考虑结构太大会产生干涉，因此，拖板让刀油缸直径选择D=63mm。就能保证加工大余量外球面所需的进给力。

2.2 液压油路的改装设计

在油路设计上尽可能利用原机床C9220A的液压原件，原有油路上的集成块。取消了原来后拖板的液压系统，将原控制前拖板往复运动的二位四通电磁阀改为三位四通电磁阀，从而使中间摆动式液压油缸（即回转盘）具有中停功能，方便车球面时对刀。

3 关节轴承车内球面专机设计

3.1 进刀起始点不同

图4简图可明显看出车外球面与车车内球面起刀点位置明显不同，车外球面刀杆与车内球面辅助刀杆相差约90度，因此回转盘的中间摆动式推进油缸安装位置（也就是销轴安装位置）需逆时针旋转90度，从图1关节轴承内圈车外球面专用机床设备简图可以看出，内圈车外球面专用机床中间摆动式推进油缸安装位置是主轴的正对面，外圈车内球面中间摆动式推进油缸安装位置是图1的安装位置逆时旋转90度，也就是在主轴的横向位置。

3.2 使用刀杆不同

车外球面专机是车削外圆球面，刀杆较容易安装，悬伸较短，车内球面专机车削内孔的内球面，刀杆悬伸较长，刚性不足，设计时增加一把大的辅助刀杆，再把小刀杆安装在辅助刀杆上，从而增加整个刀杆的刚性，确保能车削大余量的内球面。

4 使用效果

我公司已先后设计制作3台关节轴承内圈车外球面专机，2台关节轴承外圈车内球面专机，设计改装后该专用机床在我公司使用中，性能稳定，效率高，可车削大余量，操作简便，深受操作者的欢迎。该专用机床比原来成形车削提高了精度，加工出球面球径误差≤0.03，壁厚差≤0.06，且可车削大余量的坯料，加工单边的余量可达6mm，甚至更大；同时可比成形车削外球面节约大量刀具，可节约刀具80%，且新手上手较快，取得良好的经济效率。

参考文献

[1] 姚廷强，谢伟，谭阳.角接触球轴承保持架柔性多体动力学分析[J].中国机械工程，2014，（1）.

[2] 杨和平，冯刚，李健，李力，李强.再论滚动轴承X式球磨机节能降耗的可能性[J].金属材料与冶金工程，2013，（5）.