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国产D56K系列精密冷辗扩数控机床

发布时间：2013-03-19 浏览次数：665

刘岷　刘金川
（洛阳国华轴承机械有限公司）

　　冷辗机是轴承套圈冷辗加工的核心装备，洛阳国华轴承机械有限公司以先进理念研制的D56K系列精密冷辗数控机床，具有世界上Z完整的产品链，并可为轴承企业提供个性化的产品，是节约原材料，提高轴承品质，实现自动化生产的先进装备。本文着重介绍了D56K系列轴承套圈精密冷辗机的特点。
　　1　冷辗机概况
　　轴承套圈精密冷辗扩技术是实现轴承锻造自动化的关键技术，并且是轴承行业提高材料利用率、提高产品质量的重要技术手段，由于其诸多优点而被行业广泛认同。冷辗扩数控机床（简称冷辗机）是轴承套圈冷辗的核心装备，是一种压力机械与精密机床相结合的高度专业化的装备。主要工业国家都研发过冷辗机，如前苏联、美国、英国等国，但目前只有日本共荣和德国宝飞螺公司能提供冷辗扩机床。我国也具有独立的冷辗机研制能力，Z早由洛阳轴承研究所于上世纪70年代末开始精密冷辗技术研究，90年代初期完成早期原理机并生产少量样机，其中JK系列冷辗机Z早形成小批量生产，但由于其采用了闭式辗扩原理（由封闭式模腔成形工件外形），节材效果差，使用不便，故已淘汰。目前国内外所有在生产和研制的冷辗机均采用开式辗扩原理（类似热辗扩原理）。
　　德国宝飞螺冷挤压机械有限公司生产的RIWA和URWA系列冷辗扩机是代表了欧洲技术水平的装备，以大中型见长。其URWA是Z完整的产品链，有100、160、210和250等多种型号。URWA是一种四柱立式液压驱动冷辗机，其机体是为冷辗机专门开发的，有小型和大型两个平台，小型为100型冷辗机，大型平台上则派生出160、210、250等型号。URWA综合性能很高，但其结构过于复杂、造价很高，且受结构限制，小型套圈尤其是内圈加工困难，故限制了使用范围。RIWA冷辗机是宝飞螺以其传统产品滚丝机为平台，增加了芯轴机构而形成的，已有型号120、130可应用于粗辗和精辗。
　　日本共荣株式会社生产的CRF系列及改进型TCR系列冷辗扩机，采用卧式结构，Z大特点是做主动旋转的辗轮在辗扩过程中同时做直线进给运动。日本共荣的冷辗机产量Z大，尤以小型设备见长，其与高速镦锻机配套的70和120冷辗机已成为轴承行业的标配，尤其是冷辗机与整径合为一体，极为实用。
　　国产冷辗机的发展起步较早，1993年12月，洛阳轴承研究所完成D55M-50冷辗机的设计，并由淄博机器厂合作制造完成。D55M-50是国内首台采用开式辗扩原理的精辗机，填补了国内空白。机床基本工作原理，基本结构，工作过程设计以及工艺路线设计为国产冷辗机的发展奠定了基础。在此基础上，国内众多研究机构和企业相继研发出60A、70、80、90、100、120、140等多种规格的冷辗机，并在使用中逐步完善。在国内逐步占据了冷辗机市场的主导地位。
　　2　D56K系列冷辗机研制情况
　　在对国产冷辗机的研发进行总结的基础上，并对具体使用范围进行充分调研的基础上，自2006年起，洛阳国华轴承机械有限公司开始实施D56K系列冷辗机的研制，并陆续推出了一系列产品。
　　D56K系列冷辗机以平台为载体，采用模块化设计，在通用平台上通过配置不同的动力单元、进给单元、控制系统等，可以快捷的组合成多种规格的冷辗机，非常适应冷辗机多规格、小批量的生产特点（见图1）。D56K冷辗机具有微小型、中小型、大型和特大型四个产品系列。

　　微小型是Z轻型的冷辗机，用于加工小型轴承套圈，有50、70两个规格。主要用于小型轴承套圈冷辗改性以提高轴承品质。工件重量20～200g。微小型冷辗机生产效率很高，是一种工序集中的加工方式，生产成本很低。
　　应用Z广泛的是中小型和大型冷辗机（见表1），中小型冷辗机通用平台以100为基本型号，D56K100基本型号的额定辗压力12吨，加工范围比上一代冷辗机扩大了10%。

　　在100的基础上，可快捷的完成多种变型机种：D56K100-1适合加工轴承外圈，Z大加工外径有所增加；D56K100-2通过更换内圈支撑轮模块，更适应内圈的加工；D56K80额定辗压力8吨，适用于小型工件的快速加工；可在80机上集成一部整径机，成为适合配套高速墩锻的D56K80Z；D56K120额定辗压力20吨，主要为D56K160配套加工内圈；D56K140额定辗压力20吨，中小型冷辗机中加工范围Z大的型号；基于大型冷辗机通用平台已开发出160型冷辗机，并派生出增强型的160A，加工范围扩大，并可与特大型冷辗机配套，生产大型轴承的内圈；特大型冷辗机（见表2）已开发出250型、减功率的230型。正在开发的320和500是世界上在研制的Z大型的冷辗机，可用于铁路、轧机等大型、特大型轴承套圈的冷辗加工。

　　3　D56K系列冷辗机的特点
　　以下着重对使用Z广泛的中小型和大型冷辗机加以介绍。冷辗机原理如图2所示，Z大特点是进给系统采用了大功率交流伺服进给系统，由伺服电机—减速机—滚珠丝杠进给系统实现滑块进给并施加辗压力。电气伺服进给系统的Z大优点是是可靠性好、运动精度高、刚性好，便于实现精确控制。工件尺寸主动测量和滑块位置反馈均采用光栅尺作为传感器。由液压控制的托辊机构动作灵敏，可实现精密控制。机床数控系统为单轴闭环伺服系统并采用主动测量技术，产品尺寸控制精度高，通过触摸屏可以快捷的进行加工参数设定，易于操作，具有完善的安全保护功能和故障诊断功能，非常适合轴承企业的使用。

　　D56K系列冷辗机的技术特点：
　　（1）机床结构紧凑，体积小。底座采用铸造件，稳定性好。床身采用对称框架式布局，墙板采用高标号球墨铸铁并加厚，空间加大，刚性增强。采用半封闭防护罩，散热性好，便于操作人员接近。　
　　（2）基础部件性能大幅度提升。机床导轨采用十字交叉滚柱导轨，机械手和测量都采用了直线导轨，提高精度，延长使用寿命；主轴经优化设计，刚性增强，轴承全部采用高等级密封件，延长轴承使用寿命。
　　（3）采用低能耗油路设计。独立外挂式液压站，采用变量泵，能耗极低，温升小，噪音低。辅助动作时间缩短。
　　（4）延长辗轮全寿命。通过对主轴系统的优化设计，扩大了辗压轮运用直径的范围，使辗压轮的修磨次数增加2～3次。辗压轮使用全寿命较以前提高约30％。
　　（5）支承轮采用模块化设计。可根据不同工况选择支承轮单元。在加工大口径工件时，可使用剖分式支承轮，加工内圈时，可采用一体式支承轮单元以延长芯辊寿命。支承轮设有定位装置，更换迅速。
　　（6）全新的进给系统设计。伺服电机通过弹性联轴器与精密减速机连接，延长电机使用寿命，传动更平稳，使用更可靠。
　　（7）电控系统进一步升级。安全性与可靠性有所提高，具有安全保护功能。机床原点采用外置式高精度开关，避免更换光栅尺时引起原点丢失。加工参数通过人机界面输入，操作便利。
　　（8）标准化程度高。D56K系列冷辗机是统一设计的机型，标准化程度很高。D56K160和120零部件通用性达40%。使用维护便利。D56K160的辗轮和芯辊与D56G120、140也具有一定的互换性。
　　表3以Z具代表性的洛阳国华D56K100冷辗机与国产代100冷辗机作具体对比。

　　4　结束语
　　随着国内轴承行业冷辗技术应用范围的逐步扩大，使用经验的积累，为冷辗技术未来发展奠定了基础。冷辗机的发展集中在以下几个方面：
　　（1）国产冷辗机将继续完善，主要发展方向是改进控制系统，通过采用高等级控制器和传感器，以实现精确过程控制、冷辗过程实时监控，提高冷辗精度。对机械系统进行优化以增加刚性、降低热变形、提高机床精度等。
　　（2）中、小型冷辗机自动化程度和可靠性继续提高，和自动车床组成连线实现套圈的大规模、自动化生产。
　　（3）特大型冷辗机将逐步成熟，国内轴承企业将能以较低的成本获得这种此前极其昂贵的装备，极大的增强民族轴承企业的竞争力。
　　国产冷辗装备经历了长达数十年的艰苦发展，随着中国轴承工业的崛起而日益成熟。相信在很短的时间内，以D56K系列冷辗机为代表的国产冷辗装备将站在世界的Z前沿，为改变中国轴承制造业锻造水平落后的局面，追赶发达国家先进技术水平提供有力的支持。