CN101704204A - 球面滚子无心贯穿式超精研方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球面滚子无心贯穿式超精研方法。超精机研磨球面滚子的支承面时，驱动球面滚子运动的前导辊和后导辊相对倾斜，所述前导辊和后导辊的支承面是依据曲线包络理论求得的回转曲面，前导辊和后导辊转动时带动球面滚子自转和作轴向贯穿式进给运动，同时油石在气缸的压力作用下对球面滚子的支承面实施超精研磨。本发明克服了现有技术的不足，保证超精研磨时球面滚子运动平稳，并使其支承面母线圆弧与倒角圆弧光滑连接，改善球面滚子的表面粗糙度并提高制造精度；装入调心滚子轴承后轴承的运转噪声降低，使用寿命提高；同时，提高滚子的制造效率，并易于实现磨削与超精研联机自动化生产。

Description

球面滚子无心贯穿式超精研方法

技术领域

本发明涉及滚动轴承零件的制造方法，具体涉及一种球面滚子支承面的加工和超精研技术。

背景技术

球面滚子是调心滚子轴承中的滚动体。球面滚子支承面的母线为圆弧，两侧与倒角圆弧连接。因调心滚子轴承结构不同，支承面母线圆弧可以是对称和不对称的。滚子支承面的尺寸精度和几何精度对轴承的精度和性能影响很大，甚至是决定性的。滚子支承面的几何精度包括支承面圆弧的几何形状精度和支承面的圆度。

目前，球面滚子支承面的制造是通过精密磨削实现的，有时磨削后再经过串光工艺改善粗糙度。串光工艺不能改善支承面的形状精度和圆度，反而会引起不可控制的损害。因此，球面滚子的制造精度一直不如同类轴承零件圆柱滚子和圆锥滚子高，其终加工工序引入超精研技术是轴承制造技术长期追求的目标。

无心贯穿式超精研技术是滚子超精研技术中最先进的，并且已经在圆柱滚子和圆锥滚子制造中成功应用。但是，球面滚子的母线是圆弧，不像一般圆柱滚子和圆锥滚子那样是直线。实现球面滚子无心贯穿式超精研的核心技术是导辊支承面的设计。

球面滚子支承面的圆弧与倒角圆弧的连接形式，在相关标准中都没有明确的规定，工程实践中它们是锐边相交的。重载下这一区域发生接触时会出现严重的应力集中，并引起剧烈的磨损和疲劳。实现圆弧的光滑连接对于重载调心滚子轴承非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种球面滚子无心贯穿式超精研方法，它克服了现有技术的不足，使球面滚子的制造精度提高、表面粗糙度改善，装入调心滚子轴承后轴承的运转噪声降低，轴承的使用寿命提高。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：超精机研磨球面滚子的支承面时，驱动球面滚子运动的前导辊和后导辊相对倾斜，所述前导辊和后导辊的支承面是依据曲线包络理论求得的回转曲面，前导辊和后导辊转动时带动球面滚子自转和按确定的轨迹作轴向贯穿式进给运动，同时油石在气缸的压力作用下对球面滚子的支承面实施超精研磨。

进一步地，本发明所述前导辊和后导辊的对应截面圆的半径相等，且前导辊和后导辊作同向等速转动。

进一步地，本发明所述前导辊和后导辊的支承面包括导入段、研磨段和导出段，导入段和导出段的母线分别与研磨段的母线光滑连接。

进一步地，本发明在所述研磨段中设置两个以上工作段，相邻的两个工作段之间设有过渡段，工作段和相邻的过渡段的母线光滑连接。

本发明球面滚子支承面超精研磨时，滚子的旋转运动和进给运动都是由超精机的前导辊和后导辊同时驱动的.球面滚子依此送入导辊支承面的导入段，导辊自动驱动滚子绕自身轴线自转，并沿轴向作贯穿式进给运动将滚子送入研磨段，油石在气缸压力作用下对球面滚子支承面实施超精研磨，然后由导出段退出研磨，完成一个超精研周期.根据研磨工艺，研磨段需要分成两个以上工作段时，在工作段之间设置过渡段，实现多个周期研磨.退出前一周期研磨后，通过过渡段进入下一研磨周期，实现连续的粗研和精研工艺.

本发明的技术方案中，前导辊和后导辊的轴线是相对倾斜的，它们的轴线绕支承面中截面圆的水平直径分别在正负方向转动相同的角度，角度的大小决定球面滚子贯穿式进给的速度。前导辊和后导辊的支承面是依据曲线包络理论设计的回转曲面。两个支承面每一瞬时与滚子分别有一个啮合点，曲线包络理论设计的支承面上的这两个啮合点支承滚子，使滚子瞬时中心的位置和瞬时轴线的姿态处于超精研磨要求的状态，同时通过啮合点的摩擦带动滚子同时作旋转运动和贯穿式进给运动。旋转运动是滚子绕自身轴线的自转，进给运动是滚子沿轴线方向的贯穿式进给运动。前导辊和后导辊的对应截面圆的半径是处处相等的，并由传动机构带动作同向等速转动，进一步保证了滚子贯穿式进给运动全程的平稳性。导辊的转速根据所加工滚子直径的大小由研磨工艺要求确定。由于导入段和导出段的母线与研磨段的母线分别是光滑连接的，工作段与相邻过渡段的母线也是光滑连接的，保证了球面滚子支承面的圆弧与倒角圆弧的光滑连接。

本发明的技术方案研磨球面滚子支承面的质量还决定于油石品质，粒度和硬度的选择。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1.实现球面滚子的超精研磨，去除磨削工序残留的表面微凸体和缺陷，改善滚子支承面的粗糙度，装入轴承后轴承的摩擦和磨损减小，节省能量消耗，精度保持性提高。

2.球面滚子的无心贯穿式超精研方法，驱动滚子自转，使研磨滚子支承面的尺寸精度和圆度提高；精确的轴向贯穿式进给使研磨滚子圆弧形状的精度提高，装入轴承后轴承的运转精度提高，振动和噪声降低。

3.球面滚子无心贯穿式超精研方法，研磨滚子时滚子是贯穿式连续进给的，研磨过程平稳连续，制造效率高，可以同机实现粗研和精研工艺，并易于实现磨削与超精研联机自动化生产。

4.球面滚子无心贯穿式超精研方法，保证球面滚子支承面与倒角的光滑连接，支承面圆弧与倒角圆弧的光滑连接能够显著缓解重载下滚子接触产生的应力集中，预防早期失效，延长轴承使用寿命。

本发明同样适用于母线为圆弧的其它轴类零件的精密加工。

附图说明

图1是球面滚子，对称的和非对称的。

图2是本发明球面滚子无心贯穿式超精研导辊支承面结构的示意图。

图3是本发明球面滚子无心贯穿式超精机的结构示意图。

图中：1-球面滚子；2-前导辊；3-后导辊；4-油石；5-气缸；6-传动机构。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明具体实施本发明的方式。

如图1，球面滚子支承面的母线为圆弧，支承面圆弧两侧与倒角圆弧连接。根据调心滚子轴承结构设计要求的不同，支承面圆弧有对称的和不对称的两种。

如图2，球面滚子无心贯穿式超精机导辊的支承面是由导入段、研磨段和导出段组成的。研磨段可以是一个整段；也可以包含两个以上工作段，工作段之间设过渡段。超精机前导辊和后导辊的轴线是相对倾斜的，它们的轴线绕支承面中截面圆的水平直径分别在正负方向转动相同的角度。导辊支承面各段母线是依据曲线包络理论求得的，导入段和导出段的母线与研磨段的母线分别是光滑连接的，工作段与相邻过渡段的母线也是光滑连接的。前导辊和后导辊对应截面圆的半径处处相等，并由同一传动机构带动作同向等速转动，进一步保证了滚子贯穿式进给运动全程的平稳性。前导辊和后导辊支承面母线形成的回转曲面每一瞬时与滚子分别有一个啮合点，在这两个啮合点的支承下滚子的瞬时中心位置和轴线的瞬时姿态确定了滚子的超精研磨状态。同时通过啮合点的摩擦带动滚子作绕轴线的自转运动和沿轴向的贯穿式进给运动。由于导辊支承面各段母线光滑连接，保证滚子的自转运动和贯穿式进给运动的平稳性，并保证了球面滚子支承面的圆弧与倒角圆弧的光滑连接。

如图3，球面滚子支承面超精研磨时，被加工的滚子1依次送入超精机的前导辊2和后导辊3支承面的导入段，在导辊支承面与滚子啮合点的摩擦带动下，滚子绕自身轴线作自转运动和沿轴向的贯穿式进给运动。由于带动球面滚子自转和进给的前导辊2和后导辊3的轴线相对于支承面中截面圆的水平直径正反倾斜了相同的角度，导辊支承面各段母线是依据曲线包络理论求得的，并且对应截面的径向尺寸处处相等，而且是在同一传动机构6的带动下作同向等速转动的，滚子的自转运动和轴向贯穿式进给运动始终是平稳的。这时，油石4在气缸5的压力作用下对球面滚子的支承面实施超精研磨，使滚子的尺寸精度和几何精度得到提高。

Claims (4)

1.一种球面滚子无心贯穿式超精研方法，其特征在于：超精机研磨球面滚子(1)的支承面时，驱动球面滚子运动的前导辊(2)和后导辊(3)相对倾斜，所述前导辊(2)和后导辊(3)的支承面是依据曲线包络理论求得的回转曲面，前导辊(2)和后导辊(3)转动时带动球面滚子(1)自转和作轴向贯穿式进给运动，同时油石(4)在气缸(5)的压力作用下对球面滚子(1)的支承面实施超精研磨。

2.根据权利要求1所述的球面滚子无心贯穿式超精研方法，其特征在于：所述前导辊(2)和后导辊(3)的对应截面圆的半径相等，且前导辊(2)和后导辊(3)作同向等速转动。

3.根据权利要求1或2所述的球面滚子无心贯穿式超精研方法，其特征在于：前导辊(2)和后导辊(3)的支承面包括导入段、研磨段和导出段，导入段和导出段的母线分别与研磨段的母线光滑连接。

4.根据权利要求3所述的球面滚子无心贯穿式超精研方法，其特征在于：在所述研磨段中设置两个以上工作段，相邻的两个工作段之间设有过渡段，工作段和相邻的过渡段的母线光滑连接。

Images