CN101758435B - 一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法 - Google Patents

Abstract

一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法，采用范成法修整砂轮，金刚笔(3)与砂轮(2)回转中心线相交α角，金刚笔绕其回转中心线在砂轮工作面的切平面内做直径d圆周运动，这样在金刚笔和砂轮的相对圆周运动中，砂轮的工作面便被金刚笔范成为以金刚笔回转中心线与砂轮回转中心线的交点为球心的各点半径相同的球环形，再用修整的砂轮对轴承内套圈(1)滚道进行磨削加工。砂轮工作面交点距离为L，金刚笔的圆周直径为d，金刚笔回转平面到砂轮工作面球环的球心的距离为R _X，砂轮工作面球环半径为R，该R与轴承内套圈滚道的曲率半径相等且R _X近似等于R，调整L或α的大小即可以得到对应的R _X用来粗调，调整d的大小用来微调。该方法简单实用。

Description

一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法

技术领域

本发明属于轴承磨削技术领域，特别是一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法。

背景技术

轴承内套圈的磨削加工多采用切入法。结合图1-2，磨削加工过程中内套圈1与砂轮2分别绕各自的回转中心旋转，在砂轮的另一侧，砂轮修整器的弓形架4绕其回转中心旋转带动弓形架4上的金刚笔3在砂轮的工作面上作往复运动，从而将砂轮2的工作面的尺寸和形状修整成与内套圈1滚道相吻合的圆弧，然后通过砂轮2的工作面切入内套圈1的滚道的待加工面来实现砂轮2对内套圈1的滚道的磨削加工。

上述切入法存在的缺陷是：由于砂轮2工作面的圆弧半径大小与内套圈1滚道的圆弧半径相等，如果内套圈1滚道的圆弧半径增大，砂轮2工作面的圆弧半径也要相应增大，那么修整砂轮时，修整器弓形架4的回转中心与金刚笔3的笔尖之间的距离h也将随之增大，如果h超出一定范围，磨床自身配置的砂轮修整器就无法使用，需要重新改造砂轮修整器，这样不仅给生产带来了麻烦，而且砂轮修整的效果也不是很理想，有时甚至无法修整。

对于磨削加工如图3所示的轴承内套圈时，由于该内套圈的滚道圆弧半径较大，用传统的切入法在普通磨床上就很难实现对其磨削。针对这样的情况，结合图4，目前广泛采用的是在磨床上安装金刚滚轮5，用金刚滚轮5来修整砂轮2，或者用其它比如双伺服插补修整法等更复杂的方法来完成对砂轮的修整，然后再对内套圈1滚道进行磨削。这种磨削方法普遍存在的弊端是：

1.砂轮修整过程复杂，修整难度大，砂轮修整精度不高。

2.砂轮修整器重复使用率低，不同型号的工件需要不同的砂轮修整器，生产管理难度大，效率低，成本高。

3.砂轮修整质量对工件的磨削质量影响大，误差复映和误差传递明显，工件合格率不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法，该磨削加工方法采用范成法原理，将砂轮的工作面修整成一个各点半径相同的一个球环，然后用砂轮的这个呈球环形的工作面对轴承内套圈滚道进行磨削加工。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法，该磨削加工方法先采用范成法修整砂轮，将砂轮的工作面修整成一个各点半径相同的一个球环形，然后再用砂轮呈球环形的工作面对轴承内套圈滚道进行磨削加工；所述范成法修整砂轮是金刚笔的回转中心线与砂轮的回转中心线相交成α角，金刚笔绕其回转中心线在砂轮工作面的切平面内做直径为d的圆周旋转运动，这样在金刚笔和砂轮的相对圆周运动过程中，砂轮的工作面便被金刚笔范成为以金刚笔回转中心线与砂轮回转中心线的交点为球心的各点半径相同的球环形；范成法修整过程中，砂轮回转中心线到金刚笔回转中心线与砂轮工作面交点的距离为L，金刚笔绕其自身回转中心线作圆周运动的圆周直径为d，金刚笔回转平面到砂轮工作面球环的球心的距离为R_X，砂轮工作面球环的半径为R，该R与轴承内套圈滚道的曲率半径相等且R_X近似等于R，所述的R、R_X、L和α四者之间存在如下关系：

R≈R_X＝L/sinα

在上式中通过调整L或α的大小既可以得到对应的R_X，从而改变R的大小，因为在0°＜α≤90°范围内的sinα≤1，所以将调整L或α的大小称之为磨削加工的粗调；

当L和α为确定值时，R_X是一个定值，这时R、R_X和d存在如下关系：

$R=\sqrt{{R_x}^2+{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}$

通过上式可以看出：调整金刚笔回转直径d的大小其R也将随着改变，由于R≈R_X且d相对R是一个较小的数值，所以调节d的大小R的变化量非常微小，这在磨削加工时称之为微调。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明的方法采用范成法原理对砂轮进行修整，砂轮工作面球环几何精度高且金刚笔的回转精度不直接影响砂轮工作面球环的圆弧精度。

2、本发明的方法简单新颖，所配砂轮修整器制造容易，成本低廉，使用方便，金刚笔的回转直径d不受球环半径R大小的限制，回转半径小。

3、砂轮补偿与砂轮进给为同一方向，不需要其他辅助结构。

4、砂轮是用工作面球环磨削，砂轮的磨削速度不会随着砂轮的修整而改变。

5、本发明提高了砂轮修整效率、修整精度和砂轮的有效使用率，不仅有效的降低了生产成本，还提高了工件的磨削效率和磨削质量。

6、本发明的方法磨削的工件尺寸范围广，有效的扩大了机床的加工范围。

7、本发明的方法磨削出来的工件表面呈交叉纹路，有利于轴承滚道储存润滑剂，同时也在很大程度上提高工件磨削面的粗糙度。

附图说明

图1是传统切入法磨削轴承内套圈的结构示意图；

图2是传统砂轮修整器的结构示意图；

图3是大滚道轴承内套圈的结构示意图；

图4是用金刚滚轮修整砂轮的结构示意图；

图5是本发明范成法修整砂轮的示意图；

图6是本发明磨削加工方法的原理图；

上述图中：1-内套圈；2-砂轮；3-金刚笔；4-弓形架；5-金刚滚轮。

具体实施方式

本发明的一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法，该磨削加工方法先采用范成法修整砂轮，将砂轮2的工作面修整成一个各点半径相同的一个球环形，然后再用砂轮2呈球环形的工作面对轴承内套圈1的滚道进行磨削加工。

结合图5-6，所述范成法修整砂轮2是金刚笔3的回转中心线与砂轮2的回转中心线相交成α角，金刚笔3绕其回转中心线在砂轮2工作面的切平面内做直径为d的圆周旋转运动，这样在金刚笔3和砂轮2的相对圆周运动过程中，砂轮2的工作面便被金刚笔3范成为以金刚笔3回转中心线与砂轮2回转中心线的交点为球心的各点半径相同的球环形。

范成法修整过程中，砂轮2回转中心线到金刚笔3回转中心线与砂轮2工作面交点的距离为L，金刚笔3绕其自身回转中心线作圆周运动的圆周直径为d，金刚笔3回转平面到砂轮2工作面球环的球心的距离R_X，砂轮2工作面球环的半径为R，这个R与轴承内套圈1滚道的曲率半径相等，因为R_X与R的大小非常接近，在工程中可以用R_X替代R，即R_X≈R，因此只要调整L和d大小就可调整R的大小并使R与轴承内套圈1滚道的曲率半径保持相等，所以在保证α角和金刚笔3回转直径d不变的情况下可以任意调整L的大小，砂轮2球环的半径R将随着L的变化而变化使之符合待加工轴承内套圈1滚道的曲率半径。R、R_X、L和α四者之间存在如下的关系：

R≈R_X＝L/sinα

调整L或α的大小，都可以改变R_X的大小，从而改变R的大小。因为0°＜α≤90°，则sinα≤1，既调整L或α的大小可以大幅度的调节R的大小，所以将调整L或α的大小称之为磨削加工的粗调，粗调是修整砂轮的最初磨削状态。

比如当α＝20°时，L从20mm增加到22mm时，代入上式R将从58.48mm增加到64.33mm，变化量为5.58mm。

当L和α为确定值时，R_X是一个定值，这时R、R_X和d存在如下关系：

$R=\sqrt{{R_x}^2+{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}$

调整金刚笔回转直径d的大小，R将随着变化，由于R≈R_X且d相对R是一个较小的数值，所以调节d的大小R的变化量非常微小，这在磨削加工时称之为微调，微调可以调整砂轮磨削产生的磨损量或是用于精磨调整。

比如当α＝20°，L＝20mm时，当d从20mm增加到22mm时，代入公式 

球环半径R将从59.329mm增加到59.506mm，变化量仅为0.177mm。

在磨削轴承内套圈1时，首先将砂轮2的工作面修整成与轴承内套圈1滚道半径相等的球环，然后用砂轮2的球环形工作面对轴承内套圈1的滚道进行磨削加工即可。

Claims (1)

1.一种轴承内套圈滚道的磨削加工方法，其特征在于：该磨削加工方法采用范成法修整砂轮，将砂轮(2)的工作面修整成一个各点半径相同的一个球环形，然后再用砂轮呈球环形的工作面对轴承内套圈(1)滚道进行磨削加工；所述范成法修整砂轮是金刚笔(3)的回转中心线与砂轮(2)的回转中心线相交成α角，金刚笔(3)绕其回转中心线在砂轮(2)工作面的切平面内做直径为d的圆周旋转运动，这样在金刚笔(3)和砂轮(2)的相对圆周运动过程中，砂轮(2)的工作面便被金刚笔(3)范成为以金刚笔回转中心线与砂轮回转中心线的交点为球心的各点半径相同的球环形；范成法修整过程中，砂轮回转中心线到金刚笔回转中心线与砂轮工作面交点的距离为L，金刚笔绕其自身回转中心线作圆周运动的圆周直径为d，金刚笔回转平面到砂轮工作面球环的球心的距离为R_X，砂轮工作面球环的半径为R，该R与轴承内套圈滚道的曲率半径相等且R_X近似等于R，所述的R、R_X、L和α四者之间存在如下关系：

R≈R_X＝L/sinα

在上式中通过调整L或α的大小既可以得到对应的R_X，从而改变R的大小，因为在0°＜α≤90°范围内的sinα≤1，所以将调整L或α的大小称之为磨削加工的粗调；

当L和α为确定值时，金刚笔回转平面内的中心点距砂轮球环中心的距离Lsinα为

$L\sin \mathrm{\α}=\sqrt{R^2-{(d/2)}^2}$ 推出 $R=\sqrt{{\left(L\sin \mathrm{\α}\right)}^2+{(d/2)}^2}$

通过上式可以看出：调整金刚笔回转直径d的大小其R也将随着改变，由于R≈R_X且d相对R是一个较小的数值，所以调节d的大小R的变化量非常微小，这在磨削加工时称之为微调。

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