[0001] 本发明涉及机加工技术领域，特别是一种轴承环自动加工装置及方法。

[0002] 轴承环作为轴承的关键部件，其加工精度和质量直接影响到轴承的整体性能和使用寿命。因此，在轴承环的加工过程中，需要采用高精度、高稳定性的机床设备，以确保加工出符合要求的轴承环。在对轴承环进行钻孔加工时，钻孔机床需要具备高精度的定位系统，以确保钻孔位置的准确性。轴承环的加工过程也需要机床保持较高的稳定性，以减少振动和颤动对加工精度的影响。因此，在加工过程中对轴承环进行稳定的固定夹持，并保证在移动加工每个孔时均不会发生偏移和振动显得尤为重要。

[0003] 现有的轴承环加工装置在加工尺寸较大的轴承环时，受设备功能所限，定位精度不足，影响了加工出的孔的位置精度，降低了轴承环产品的质量，此外，当轴承环尺寸较大时，对其夹持的稳定性也不足，装置受尺寸限制也无法适应更多更大尺寸范围的轴承环加工，使用受限。

[0038] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

[0039] 本发明为一种轴承环自动加工装置及方法，主要实施于较大尺寸的轴承环的生产加工中，尤其是轴承环的钻孔加工中，对轴承环进行稳定的定位固定夹持和自动化驱动和加工，具体的，本发明可以如下实施：

[0040] 请参照图1‑图3，为本发明的轴承环自动加工装置结构示意图，主要包括顶部用于固定夹持轴承环工件32的夹持机构和底部用于支撑上方夹持机构并驱动其旋转的旋转驱动机构，由于轴承环为环形的加工工件，旋转驱动机构的驱动旋转功能可以带动轴承环在刀具下方进行旋转，满足在刀具不移动的情况下可对轴承环的环形面上的任一角度位置的加工需求。

[0041] 具体的，夹持机构主要由多根定位钢管组成的定位安装座1构成，优选为两根定位钢管相互垂直交叉组合形成十字型钢管的定位安装座1，使轴承环工件32能够在十字型钢管上由四个位置进行定位固定和夹持，也可以设置更多数量的定位钢管，彼此保持均匀相等的夹角，以进一步提升定位夹持的精度和稳定性；定位钢管上设置的多个定位安装孔2可以满足不同尺寸范围的轴承环工件32均能在定位安装座1上进行安装和固定夹持，提升装置加工的适用范围；而对轴承环工件32进行定位固定和夹持主要由定位安装孔2上安装的多组定位固定机构来完成，当定位钢管的数量为两根时，轴承环工件32需要在环形的四个位置处进行定位固定和夹持，则一共设置四组定位固定机构，依此类推，每有一根定位钢管，则该定位钢管上设置两组定位固定机构，以保证定位和夹持的受力均匀；定位固定机构主要由靠近定位安装座1中心设置的内部固定夹持件3和远离定位安装座1中心设置的外部定位夹持件4两部分组成，分别从轴承环工件32的内部和外部两个位置和方向，对轴承环工件32进行各方向的夹持固定(包括水平面方向和竖直方向等)，提升夹持的稳定性，且内部固定夹持件3和外部定位夹持件4配合多个定位安装孔2进行安装和使用，可以使固定夹持的单位可调节距离精度更高，夹持位置更准确，夹持效果更好；

[0042] 本发明的旋转驱动机构具有驱动电机5粗调定位和手柄8细调定位两个部分，在调节工件加工位置时，先采用驱动电机5与减速器6传动进行初步调节至加工位置附近，再由通过手动轴7与驱动电机5连接的手柄8操作调节至精准的加工位置，从而提升加工的精度，使加工位置的定位操作更加方便。

[0043] 请参照图1、图2和图6，本发明设置的多根定位钢管可以设置为不同的上定位钢管9和下定位钢管10相组合进行连接的结构，上定位钢管9底部中心的钢管上组合槽11，与下定位钢管10顶部中心的钢管下组合槽12能够以交叉的相对位置进行上下组合，当上下的槽深度均为定位钢管外直径的一半时，组合后形成的定位安装座1的高度则等于一根定位钢管的外直径，作为一种优选的实施方式，在钢管上组合槽11和钢管下组合槽12相互组合连接后，可以通过焊接的方式将组合处固定连接，以提升其稳定性，为了进一步增强定位安装座1的稳定性和强度，还可以在定位安装座1的中心处，即多根定位钢管的交叉连接处(顶部或底部均可以)，增设钢管加强固定件13，在位置处通过钢管加强固定件13将所有定位钢管固定连接起来，进一步提升定位安装座1的稳定性。

[0044] 请参照图2，由于定位钢管表面为圆柱面，在其上安装其它机构时稳定性不足，为方便定位固定机构在定位钢管上的安装并提升其稳定性，本发明在定位钢管上沿定位安装孔2开设了平面安装槽14，并将定位安装孔2沿平面安装槽14均匀排列设置，使定位固定机构的安装面由曲面变为平面，提升其定位固定和夹持的稳定性，而定位安装孔2的间距，可以根据加工需求进行选择设置，同时可以将不同位置的定位安装孔2进行分组，每一组组内的定位安装孔2之间的孔距均匀且相同，而不同组之间相比较的孔距大小存在不同，以灵活适应更多的加工工况。

[0045] 请参照图3‑图5，为本发明的内部固定夹持件3与外部定位夹持件4的具体结构的示意图，内部固定夹持件3包括沿竖直方向安装于定位钢管上的伸缩导向件15，伸缩导向件15顶端连接有固定压块16，固定压块16可以通过伸缩导向件15的伸缩调节沿竖直方向进行升降以适应轴承环加工件的高度，伸缩导向件15的底端可以安装于定位安装孔2内进行固定，固定压块16上开设有压块槽17，压块槽17内贯穿压块槽17安装有底端与定位安装孔2螺纹连接的压块压杆18，压块压杆18沿竖直方向安装，可以通过与定位安装孔2的螺纹连接调节自身高度，并通过压块压杆18顶端连接的压杆螺母19对定位压块施加下压力，将定位压块压于轴承环工件32的上表面，使其在竖直方向受力固定，不发生位移；而外部定位夹持件
4包括安装于定位钢管上的限位块20，限位块20的端面与轴承环工件32的外圈表面接触，限位块20上开设有限位调节槽21且限位调节槽21内贯穿安装有限位调节杆22，通过限位调节杆22底端与定位安装孔2的螺纹连接配合限位调节杆22顶端的限位调节螺母23的调节，可以将外部定位夹持件4固定安装于定位钢管上并通过限位块20与轴承环工件32的接触施加由轴承环工件32外部向内部的压力，配合多个方向上的外部定位夹持件4，对其在定位安装座1上的水平位置进行限位固定，使轴承环工件32在水平面上被牢固锁定而不会发生水平位移，提升其加工过程中的稳定性。

[0046] 请参照图7，为解决当轴承环工件32的尺寸大于定位安装座1的尺寸时，无法对其进行安装和加工的问题，本发明设置了可连接于定位安装座1的定位钢管端部的延伸件24，延伸件24也可采用钢管结构方便进行连接，延伸件24分为用于与定位钢管对接的对接段241和用于延伸定位安装座1范围的延伸段242，对接段241的延伸件24直径尺寸稍大于定位钢管的直径尺寸，从而可以套接于定位钢管的端部，而延伸段242则可设置为与定位钢管尺寸相同，以保证定位安装座1的各安装位置处于同一平面上，而延伸段242上也开设有多个与定位安装孔2功能相同的延伸孔243，以满足夹持机构的安装。

[0047] 请参照图1和图2，为提升旋转驱动机构的传动稳定性，本发明的减速器6采用齿轮减速器6进行传动，减速器6包括第一齿轮25和第二齿轮26，第一齿轮25与驱动电机5传动连接，且第一齿轮25的尺寸小于第二齿轮26，而第二齿轮26则与第一齿轮25啮合，并与定位安装座1之间固定连接，可以带动定位安装座1进行旋转，而第二齿轮26的尺寸则大于第一齿轮25，同时第二齿轮26的底部也需要设置可以支持其旋转的装置底座28以作为支撑，实现将第一齿轮25的较高转速转化为第二齿轮26的较低转速，方便在驱动旋转调节时，以更低的转速使加工位置能更容易被定位；为了进一步提升装置整体在旋转时的旋转稳定性，减少振动和偏移等因素带来的加工位置的定位误差，可以在第二齿轮26与装置底座28之间采用回转轴承29进行转动连接，且第二齿轮26与回转轴承29之间可以采用一体成型的结构(如图10所示)，将第二齿轮26设置于回转轴承29外表面，回转轴承29的内圈与装置底座28之间可以通过螺栓连接固定，而回转轴承29外圈的第二齿轮26则在第一齿轮25的带动下，带动上方连接的定位安装座1进行旋转，在回转轴承29的旋转支撑下，旋转驱动机构的旋转状态会更加稳定，大幅减少振动和偏移，从而显著降低了旋转定位的误差，提高了加工的精度。

[0048] 为了进一步方便驱动旋转时操作人员能直观地判断和定位到准确的加工位置，第二齿轮26和定位安装座1之间可以连接如图8所示刻度盘30，刻度盘30的上表面则设置有360°的刻度盘30刻度线，当第二齿轮26带动定位安装座1旋转时，刻度盘30上的刻度线可以直观地读出旋转的角度，方便进行定位；同样地，在手柄8进行手动旋转调节加工位置时，也可以在手柄8与手动轴7之间设置如图9所示的标尺31，通过标尺31上的标尺31刻度线直观地读出手柄8操作调节的旋转角度，进一步提升定位调节的精度。

[0049] 本发明的轴承环自动加工方法基于上述的轴承环自动加工装置来完成，采用放置测量定位、内外多向固定夹持定位和加工位置定位粗调与细调结合的方式，来对工件进行高精度、高稳定性的自动化加工，具体可按如下步骤进行实施：

[0050] 步骤A、工件放置：根据工件的尺寸和加工需求，在装置的夹持机构上测量出工件的放置位置并作标记，可使用高精度的测量工具(如游标卡尺、激光测距仪等)对夹持机构进行精确测量，确保标记位置的准确性，标记应清晰可见，不易磨损，可使用不易褪色的记号笔或激光打标等方法进行标记，将待加工的轴承放置于夹持机构的定位安装座1上，使其位于测量标记处，定位安装座1需具备高平面度和垂直度，以保证轴承环放置后的稳定性与准确性，定位安装座1表面应光滑无瑕疵，避免划伤轴承环表面，同时装置需要定期检查并校准定位安装座1的精度，确保长期使用的稳定性；

[0051] 步骤B、初步定位固定：工件放置于定位安装座1上后，通过安装于定位安装座1的定位钢管上的外部定位夹持件4，从多个方向上由工件的外表面接触工件，接触面可考虑使用弹性材料或设置缓冲机构，以适应不同材质和形状的轴承环，避免刚性接触造成损伤，再结合外部定位夹持件4与定位安装孔2的连接，向工件内部方向施加固定工件的预紧力，预紧力的大小需根据工件材质、尺寸和加工需求进行确定，以确保既固定牢固又不致过紧导致工件变形，最终使工件在水平面的方向上位置固定，完成初步定位固定；安装后可使用水平仪等工具检查并调整安装的水平度，在施加预紧力时，也应注意保持工件在水平面上的平衡，避免产生偏斜；

[0052] 步骤C、固定夹持：完成初步定位固定后，通过安装于工件内部的定位钢管上的内部固定夹持件3，从多个与外部定位夹持件4相对应的方向上对工件进行下压接触，下压的夹持面应平整并考虑设置具有一定的弹性的材料层，以适应工件表面的微小不平整，同时避免对工件造成损伤，通过内部固定夹持件3与定位安装孔2的连接来调节内部固定夹持件3的高度，使内部固定夹持件3以由上而下的方向向工件施加固定工件的预紧力，在施加内部固定夹持件3的预紧力时，需确保力的大小适中，既能牢固固定工件又不致过紧导致工件变形或损坏，逐步增加预紧力，并观察工件的变形情况，必要时进行微调，优选地，可使用力传感器等监测设备实时监测预紧力的大小，确保其在安全范围内，还可使用垂直度检测工具检查并调整轴承环工件32固定后的垂直度，以保证钻孔等加工的质量和精度，最终使工件在竖直方向上的位置固定，完成工件的固定夹持；

[0053] 步骤D、加工位置调节定位：工件完成固定夹持后，根据工件的加工需求对加工位置进行调节定位，提前设定好初加工位置的角度或位置标记，以便于操作人员进行快速定位，开启驱动电机5的电源启动旋转驱动机构，驱动电机5带动减速器6运行，从而带动与减速器6连接的定位安装座1旋转，使被固定夹持的工件也跟随转动，在自动旋转过程中，可根据需要调整电机的转速，以获得合适的旋转速度，将工件旋转至初加工位置附近后停止驱动电机5的运行，改为操作手柄8带动手动轴7转动，在手动调节时，应保持旋转速度的平稳和可控，使工件在减速器6的传动下旋转至准确的初加工位置处停止，完成进一步的加工位置调节定位，优选地，在旋转驱动机构运行过程中，设置过载保护和急停装置，以防止意外情况发生时无法紧急停机，操作人员应佩戴适当的安全防护装备，如防护眼镜和手套，确保在手动调节过程中，其他人员不得靠近旋转部件，以防发生意外，为防止加工中的各种碎屑等杂质掉落的影响，需要定期对旋转驱动机构、减速器6、操作手柄8等部件进行清洁、润滑和检查，确保其正常运行和延长使用寿命。

[0054] 步骤E、工件加工：完成加工位置调节定位后，启动装置的运行，装置的加工器具对工件进行加工，可根据工件的材料特性和加工要求，设定所需要的加工速度、进给量和切削深度等参数，在加工过程中可使用冷却液进行冷却和润滑，以减少加工器具的磨损和工件的热变形，并及时清理加工过程中产生的废屑，防止其堆积影响加工质量和设备性能，在初加工位置处的加工工作完成后停止装置，再启动驱动电机5重复步骤D的步骤对下一个加工位置进行调节定位，并继续加工，循环重复至工件全部加工完毕，优选地，可使用传感器采集加工中的各项信息(如力传感器、温度传感器、振动传感器)，实时监测加工过程中的各项参数(如切削力、温度、振动等)，确保加工过程的稳定性和安全性，并设置相应的报警机构，在加工过程中出现相应的故障和危险时进行报警提醒；

[0055] 为解决当工件的尺寸大于夹持机构的最大放置尺寸时无法安装工件的问题，步骤A中在定位钢管的端部上采用延伸件24来扩展可安装范围，将延伸件24与定位钢管之间对接安装牢固，对接可使用螺栓、销钉或其他紧固件将其牢固地安装在定位钢管上，并确保延伸件24与定位钢管之间的对接面平整、无间隙，可考虑在延伸件24内壁设置一些密封材料防止松动，安装完成后将工件放置于延伸件24上，并通过延伸件24上的延伸孔243来安装内部固定夹持件3和外部定位夹持件4，该延伸孔243与定位安装孔2所提供的功能作用相同，以完成步骤B和步骤C的定位和夹持固定，延伸件24的具体结构可按前述的延伸件24实施方式中图7所示结构进行设置。

[0056] 为方便在调节加工位置时进行读取调节量，步骤D的加工位置调节定位中，可采用与定位安装座1固定连接的刻度盘30进行辅助定位，刻度盘30上设置有360°的刻度盘30刻度线且跟随定位安装座1同步旋转运动，采用驱动电机5驱动工件旋转时，本发明的加工方法将工件旋转速度控制在0.5rpm～10rpm，可设置为0.5rpm、1rpm、1.5rpm、2rpm、4rpm、6rpm、8rpm或10rpm等任意转速，根据轴承环工件32的尺寸和加工需求进行选择；同时，还可以采用连接于手柄8和手动轴7之间的标尺31来对手柄8手动调节进行辅助定位，标尺31上也同样设置有360°的标尺31刻度线且与手柄8和手动轴7同步旋转运动，最终加工位置的调节定位完成时确保工件的定位精度达到±0.02°，在调节定位完成后，可使用测量工具(如角度尺、激光定位仪等)对工件的实际位置进行检查和验证，以确保其满足加工要求。

[0057] 为提升旋转驱动机构的转动稳定性，步骤D的减速器6采用齿轮减速器6，并设置与驱动电机5连接的第一齿轮25和与定位安装座1连接的第二齿轮26，第二齿轮26与装置的底座之间采用回转轴承29进行转动连接，且第二齿轮26与回转轴承29之间可采用一体成型的方法设置于回转轴承29外表面，第一齿轮25与第二齿轮26的转速比则可设置为5～20的范围，根据加工需求进行具体的选择，例如设置转速比为5、6、8、10、12、15、18或20等，通过选择两个齿轮不同的分度圆直径，即可改变两者的转速比。

[0058] 以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。