图1 摆动磨法示意图

2 不同磨削方法的分析与比较

1. 摆动磨法 摆动磨削机床具有较强的切削能力，故磨削速度快，加工时间短。用摆动磨加工球面轴承外圈，既要保证摆动工件球心与砂轮轴线处于同一水平连线，又要与砂轮横向中心剖面相重合。实际加工中，由于机床自身摆动平面处的振动及工件的不等宽性，很难保证其球面曲率的一致性(见图1)。
2. 切入磨法 在这种磨削方法中，轴承外圈的球面曲率取决于砂轮被修整的形状。磨削时，由于轴承外圈本身的余量不等及形状不同，因此固有砂轮的形状随时都可能被破坏。该加工方法效率低，砂轮修整频繁，其球面曲率也难以保证，一般都不采用。

1.床身 2.手柄 3.电磁无心夹具 4.工件 5.电感测头
6.主动测量仪 7.砂轮 8.纵向滑台 9.磨头装置
10.磨头电动机 11.横向滑台 12.步进电动机
13.皮带轮 14.主轴箱 15.主轴电动机
图2 机床传动原理图

3 机械部分设计

1. 主轴及夹具
2. 纵、横向进给机构
3. 磨头装置
由于外球面轴承外圈为薄壁小型导磁工件，因此工艺上采用无心夹具。无心夹具由壳体、线圈铁心、磁极、磁盘及两可调支承组成。工件通过两支承来定位，其支承位置可根据工件直径的不同而调整。使用电磁吸盘无心夹具磨削的最大好处是:其加工精度不受机床主轴回转精度的影响，因而可以获得很高的加工精度。
主轴旋转由0.75kW电动机驱动，通过双速皮带轮和一组减速齿轮使主轴获得166r/min和280r/min两种转速，以满足不同尺寸工件的需求。为克服主轴上的轴向力，提高主轴旋转精度，支承选用5级精度双列短圆柱滚子轴承与两对角接触球轴承相配合。
磨床的纵、横向进给机构分别由手动和步进电动机驱动，两者均采用滑动导轨。
纵向进给由于其承受载荷较大，又有运动精度要求，故采用矩—山形导轨。纵向进给滑板由步进电动机驱动，通过减速机构、丝杠螺母机构带动滑板做纵向移动。为调整需要，在步进电动机停止运行时(断电状态)，还可通过手轮及离合器使纵向滑板做手动进给，整个纵向移动量大行程设计为150mm。横向进给机构置于纵向进给滑板上，是为满足被加工件宽度变换而设置的。由于调整次数不多，采用手动螺母调整：为克服较大的轴向抗力，横向进给机构的导轨设计成燕尾型，既可防止颠覆力矩，又可满足使用要求。
磨头作为切削工具的主要部分，置于横向滑板上。为使磨头获得高转速，采用转速为2880r/min的电动机，通过皮带来驱动。为提高磨削精度，以两对5级精度角接触球轴承为支承，磨头前装有空心柱形砂轮(以磨削直径100mm为例，其砂轮尺寸为Ø35mm×Ø50mm×70mm)及砂轮防护罩。

4 电控部分设计

1. 对刀
2. 加工
3. 光磨
首先将数控装置选择开关置于手动位置，使工件和砂轮旋转。然后摇动手轮，使磨头砂轮逐渐靠近工件。当两者微接触(微见火花)时，按下对刀键，此时纵向进给机构快退20mm，即为该工件在数控加工中的零点。
将数控装置置于自动加工位置，按下启动键，纵向进给机构在步进电动机驱动下，向工件快速移动20mm，主轴由限位开关启动并旋转，磨头进入工进状态，磨削开始。
此时，通过工件表面的测头，将工件径向尺寸变化的位移信号变为电信号送入测量仪，由测量仪将信号反馈给数控系统，通过其判断比较后，继续控制伺服机构做纵向运动。
当工件尺寸达到某一设定值时(一般可预留20µm)，数控装置发出停止信号，伺服机构停止纵向进给。但此时磨头与工件仍然转动，进行无进给磨削，即光整加工。
随着光磨余量的消除，工件达到尺寸要求后，通过测量仪经数控系统发出快退信号，伺服机构快退，主轴停转，完成一个工件的加工过程。

5 结束语