摘要：简要介绍了一种可用于大型轴承桃形沟圆弧修整的砂轮圆弧修整器的结构和工作原理。采用双向液压缸驱动，同时采用机械和电器双限位，以保证砂轮圆弧修整的安全、准确和高效。
大型轴承内外圈沟槽采用数控成形砂轮磨削加工是提高生产效率和加工精度的非常有效的工艺方法。在轴承内外圈沟槽的磨削加工过程中，成形砂轮的圆弧修整是一个必须解决的关键问题，这时砂轮圆弧修整器的实用性和便捷性就显得尤为重要。
作为P2和P4级轴承磨削加工的母机，MGK28系列高精度数控立式万能磨床可按照客户的需要进行配备满足其不同功能的砂轮圆弧修整器。
1 设计背景
某轴承厂所订购的MGK2835O高精度数控立式万能磨床(由北京广宇大成数控机床有限公司生产制造)需要磨削大型轴承的内外圈桃形沟，根据所需要加工工件的几何形状以及表面精度要求，选择合适的砂轮并对其进行圆弧修整，然后再对工件进行磨削加工，以达到工件的质量要求。在此基础上设计了一套砂轮圆弧修整器。
2 工作原理
该砂轮圆弧修整器的结构，它由修整器底座1、旋转支架2、左顶尖3、金刚笔底座4、金刚笔5、右顶尖6、液压缸活塞杆7、扇形块8、无触点开关9和机械限位杆10等主要零件及其他辅助零件构成。修整器采用两端支撑的简支梁结构，修整器底座1两端通过精密轴承支撑着旋转支架2。
砂轮圆弧修整需要金刚笔尖相对于砂轮做匀速的圆周摆动，在本设计中采用双向液压缸驱动，以保证金刚笔的摆动均匀、平稳。在修整器底座1上有一液压缸，由双向液压缸驱动，通过齿条(液压缸活塞杆7)齿轮(固定在右顶尖6上)将直线运动转化为旋转运动，从而带动旋转支架2做有规律的来回摆动。而固定在旋转支架2上的金刚笔5也就绕着某一预先设定的圆心做往复性的圆周摆动。通过调整电器和液压元件以及数控加工程序控制，就可使砂轮修整出想要得到的圆弧。
金刚笔的位置，可以通过安装在旋转支架2上的金刚笔底座4上的螺纹来前后调节。金刚笔尖距离砂轮中心的距离(在水平面上时)当在砂轮上修凸圆弧时为a-R，在砂轮上修凹圆弧时a+R。其中圆弧修整器的中心距离为a，即在水平面上砂轮中心到左右顶尖的连线的距离，所要修整的圆弧半径R。该修整器主要用于修整大型轴承内外圈的桃形沟，为凸圆弧。凹圆弧的修整调节不做详述。在修整凸圆弧时，金刚笔位置的调节可借助工装心轴(用左右顶尖3和6固定)以便能使金刚笔更容易调节到更准确的位置。并通过紧定螺钉紧定，以使金刚笔固定，确保准确、安全、有效。
金刚笔的摆动即旋转支架2的摆动由机械限位和电器限位共同限制，确保其摆动角度的准确性和有效性。其中，机械限位通过机械限位杆10的上下调节来限制扇形块8的摆动范围，从而控制旋转支架2摆动位置和范围；电器限位使用无触点开关9作为传感器元件，由数控系统进行控制。旋转支架2的来回摆动的速度和方向由液压阀组控制，以便能使旋转支架2得到合适的摆动速度和方向。其中液压阀组由减压阀、流量控制阀和方向阀等液压阀组成。
砂轮圆弧修整器的控制原理。
砂轮圆弧修整器液压控制工作原理。油箱1中由电机驱动液压泵为液压系统提供压力油源，经直动式溢流阀调节，使系统压力控制为不大于0.7MPa。当砂轮进行圆弧修整时，金刚笔来回摆动的方向即双向液压缸3活塞杆的运动方向是通过二位四通方向阀4控制调节的；金刚笔摆动的速度快慢是通过油路的流量大小来控制的，以在圆弧修整时能够实现粗修和精修的工艺过程。其中粗修和精修的选择通过二位三通方向阀4控制，粗修时油路经过二通流量控制阀5，此时流量控制为0.6L/min；精修时油路经过二通流量控制阀6，此时流量控制为0.2L/min。同时粗修和精修时油路的流量可以根据实际的加工工件结合磨削工艺进行相应的调整，以满足不同工件的磨削加工要求。
3 操作方法
- 该砂轮圆弧修整器在使用时，根据所需要修整的砂轮圆弧的尺寸和精度做出一根工装心轴(修整此桃形沟需要Ø40mm×320mm) ，用左顶尖3和右顶尖6对心轴两端固定，借助心轴以便准确地调节出金刚笔尖的位置，满足修整需要。
- 根据磨削工艺，编写出合适的磨削加工数控程序。
- 根据实际加工需要，适当调节机械限位和电器限位元件的位置，使金刚笔得到合适的摆动角度；调节流量控制阀，使金刚笔得到合适的摆动速度。
- 进行对刀，砂轮圆弧修整前的砂轮对刀尤为关键。必须保证金刚笔处在水平位置时，金刚笔尖在立卧磨头砂轮宽度的中心线(即是需要修整出的砂轮桃形尖的所在水平面)上，这样才能使砂轮修整出准确的桃形沟。
- 对砂轮进行圆弧修整，所得圆弧即为所需圆弧。
- 对工件进行磨削，并检测工件的磨削质量。
4 结构特点
- 该砂轮圆弧修整器结构简单，易于控制，且使用方便。
- 通过调整金刚笔座的前后位置，可修整出不同半径的精密圆弧R，适用范围广。
- 采用双支点支撑，修整器的刚性和稳定性好。
- 使用双向液压缸驱动，可以使金刚笔得到匀速、平稳的摆动，可以保证修整的砂轮圆弧得到较高的精度和表面粗糙度。
- 使用机械和电器双限位，在保证圆弧修整时安全的同时，又能有效的减少旋转支架做多余无效的摆动．提高圆弧修整的效率。
5 结语
经过设计研究，将该砂轮圆弧修整器投入生产。使用该砂轮圆弧修整器，在北京广宇大成数控机床有限公司制造生产的MGK28350高精度数控立式万能磨床上对砂轮进行圆弧修整后，对大型轴承内外圈的桃形沟进行磨削。磨削加工后的工件能够达到端面跳动≤0.003mm、径向跳动≤0.O03mm、表面粗糙度≤0.2µm的较高精度，达到了设计的目的，较好的满足了用户的要求，赢得了用户的好评。
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