CN102407480A

CN102407480A - 减少深沟球轴承沟形误差的超精方法

Info

Publication number: CN102407480A
Application number: CN2011104445975A
Authority: CN
Inventors: 张迅雷; 汪燮民; 汪凯
Original assignee: ZHEJIANG CONTINENTS XINCHUN GROUP CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG WUZHOU XINCHUN GROUP CO., LTD.
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102407480B

Abstract

本发明公开了一种减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，属于机械加工方法，现有超精方法破坏沟道表面形状较为严重，本发明是于深沟球轴承的套圈绕其轴线旋转时将油石的端面正对沟道压在沟道上以沟道的半径为半径绕油石的摆动轴线从套圈沟道的宽度中心向两侧摆动，所述的摆动轴线位于沟道宽度方向的中心平面上，其特征是：所述的油石为横截面呈菱形的长条形，所述油石的端面正对沟道时令油石的中轴线与套圈的轴线相交并垂直且油石横截面的一个对角线位于沟道宽度方向的中心平面上。油石摆动时，原来四角边缘最大的干涉区域的影响基本消除，随着干涉区域的减小，相应有效工作区域增大，在整个圆周方向上能更有效地改变套圈沟道的圆度和波纹度。

Description

减少深沟球轴承沟形误差的超精方法

技术领域

本发明属于机械加工方法，具体是一种减少深沟球轴承沟道形状（沟道形状简称沟形）误差的超精方法。

背景技术

深沟球轴承的沟道为圆环面，其与通过套圈轴线的平面相交成为圆弧，该形状是保证深沟球轴承正常工作的根本。

深沟球轴承套圈沟道的超精加工，是提高轴承使用寿命、降低轴承振动与噪音的最后一道加工工序。超精加工在轴承行业的采用已经有很长的历史，在国内被行业广泛采用也有40多年。其基本原理是于深沟球轴承的套圈绕其轴线旋转时将油石的端面正对沟道压在沟道上以沟道的半径为半径绕油石的摆动轴线（油石的摆动轴线位于沟道宽度方向的中心平面上）从套圈沟道的宽度中心向两侧摆动来对沟道表面进行研削加工，以得到沟道表面较低的粗糙度值（一般在Ra0.04微米以下）和保持良好的几何形状。

以轴承内圈为例，假设沟道表面与原始油石的端面（研削面）都是理论上的圆环面。则在传统的加工中，油石为横截面为矩形的长条形，油石的工作端面正对沟道时（即油石的中轴线与套圈的轴线相交并垂直时，油石的中轴线为油石厚度方向的中心平面与油石宽度方向的中心平面的相交线），油石的宽度方向对应于套圈的宽度方向（也是沟道的宽度方向），油石在宽度方向的两个平面称为侧面，油石的两个侧面平行于套圈的两个端面，油石的厚度方向与其宽度方向垂直并对应于沟道的一定角度，油石在厚度方向的两个平面分别称为顶面、底面，套圈的转动方向为沟道从顶面转至底面。

如图1-4、图9所示，油石02端面上与油石厚度方向的中心平面相交位置的摆动半径与沟槽11的曲率半径相等，油石端面上从与油石厚度方向的中心平面相交位置向顶面、底面偏离的位置的摆动半径则大于沟槽11的曲率半径，且越是接近油石的顶面21、底面22，油石的摆动半径越是大于沟槽11的曲率半径，故油石的顶面、底面部位的摆动半径最大。因此，当油石的端面正对沟道时，油石的端面与套圈的沟道相吻合，当油石的端面偏离正对沟道时，油石端面上近邻油石顶面21、底面22的位置（尤其是棱角处）即与套圈沟道11表面发生干涉（详见图4，其中的双点划线表示油石摆动至一个最大角度的位置），油石摆动从正对沟道的位置向外，干涉越来越重，沟道的边缘最大。

进一步的，在油石02端面上接近顶面21、底面22的位置，其宽度方向的摆动半径也是不等的（如内圈沟道在该位置的曲率半径则为从沟底向沟道边缘是逐渐变小的），必然造成油石与套圈沟道表面相互之间的不等量消耗，以致破坏沟道表面形状，尤其是在沟道边缘与油石端部处的四个棱角处最为严重。

类同的情形同样出现在外圈沟道上。

因此，油石在套圈沟道里与沟道表面相互干涉而使沟道无法成圆。

以6205内圈为例，沟道曲率半径为4.08mm；沟道中心直径31.062mm；挡边直径为31.062mm；油石宽度为7mm；油石厚度为5mm；油石摆动角度均为18°；当油石摆动到一侧极限位置时，此时单侧发生的干涉量为0.12mm³。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有超精方法破坏沟道表面形状较为严重的缺陷，提供一种减少深沟球轴承沟形误差的超精方法。

为达到上述目的，本发明的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，是于深沟球轴承的套圈绕其轴线旋转时将油石的端面正对沟道压在沟道上以沟道的半径为半径绕油石的摆动轴线从套圈沟道的宽度中心向两侧摆动，所述的摆动轴线位于沟道宽度方向的中心平面上，其特征是：所述的油石为横截面呈菱形的长条形，所述油石的端面正对沟道时令油石的中轴线与套圈的轴线相交并垂直且油石横截面的一个对角线位于沟道宽度方向的中心平面上。

作为优选技术措施，所述的油石为正四棱柱。

作为优选技术措施，所述油石的棱角制成圆角。

作为优选技术措施，所述油石的端面正对沟道时油石端面的形状为与套圈的沟道相吻合的圆环面。

作为优选技术措施，所述油石从深沟球轴承沟道的宽度中心向两侧摆动的角度均为18°。

作为优选技术措施，将所述的油石夹持在一个夹具上，所述的夹具包括夹持体和配置在所述夹持体上的弹性件，所述的夹持体具有一个方形夹持孔，所述弹性件的弹力指向与所述方形夹持孔的侧壁之间的夹角为锐角。

作为优选技术措施，所述弹性件的弹力指向与所述方形夹持孔的一个对角线垂直。进一步的，所述方形夹持孔的一个侧壁上开设安置口，所述的弹性件配置在所述的安置口内。所述的夹持体具有一对夹持柄，两夹持柄之间具有连通所述方形夹持孔的缝隙，所述缝隙的内端位于所述方形夹持孔的一个夹角处；尤其是，所述缝隙的延伸方向与所述弹性件的弹力指向垂直。

本发明的有益效果是：

1、油石摆动时，原来四角边缘最大的干涉区域的影响基本消除，以6205内圈为例，干涉量仅为原来的1/6不到，这样可以在成形精磨削的基础上，经过超精加工得到一个几近理想的沟道几何形状和更低的表面粗糙度；

2、由于油石的安置方式，超精油能更好地进入工作区域，带走磨屑和热量，改善了研削润滑条件；

3、由于油石的安置方式，油石在油石夹摆动时受到的横向作用力的面积增大，油石不易折断；

4、随着干涉区域的减小，相应有效工作区域增大，在整个圆周方向上能更有效地改变套圈沟道的圆度和波纹度；

5、由于油石的安置方式，减小了油石随油石夹在摆动方向上的间隙，从而使油石更稳定地工作。

附图说明

图1是现有超精方法的油石与套圈的示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1中的油石与套圈接触部位的放大示意图；

图5是本发明超精方法的油石与套圈的示意图；

图6为图5的左视图；

图7为图5的俯视图；

图8为图5中的油石与套圈接触部位的放大示意图；

图9是现有超精方法的油石从正对沟道摆动至最大位置时的示意图；

图10是本发明超精方法的油石从正对沟道摆动至最大位置时的示意图；

图11是本发明夹具的一种结构示意图；

图12是图11所示夹持体的左视图；

图13是图11所示油石夹具的俯视图；

图中标号说明：

01-套圈，11-沟道，oo-套圈的轴线，ww-套圈沟道的宽度中心（沟道宽度方向的中心平面）；

02-油石，21-油石的顶面，22-油石的底面，nn-油石的摆动轴线，zz-油石的中轴线，xx-对角线，yy-对角线；

03-夹具，31-夹持体，32-弹簧块，33-方形夹持孔，34-安置口，35-夹持柄，36-缝隙，F-弹力，F1-弹力的分力，F2-弹力的分力，aa-方形夹持孔的一个对角线。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。

本发明的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，如图5-8所示（图8中的双点划线表示油石摆动至一个最大角度的位置），其是于深沟球轴承的套圈01绕其轴线oo旋转时将油石02的端面正对沟道11压在沟道11上以沟道的半径为半径绕油石的摆动轴线nn从套圈沟道11的宽度中心ww(鉴于套圈为圆形，因此该套圈沟道11的宽度中心ww为一个完整的圆，由该圆确定的平面为下文述及的沟道宽度方向的中心平面)向两侧摆动，油石的摆动轴线nn位于沟道宽度方向的中心平面上，油石为横截面呈菱形的长条形，油石02的端面正对沟道11时令油石的中轴线zz(参见图1、图5)与套圈的轴线oo相交并垂直且油石横截面的一个对角线xx位于沟道宽度方向的中心平面上，油石横截面的另一个对角线yy平行于套圈的轴线oo。

本发明的超精方法，相对于现有方法，油石02相对套圈沟道11的姿势发生了改变，减少了原来相对于油石的四个棱角端部工作面与套圈沟道表面的干涉部分，从而大大减少了油石四棱角在超精过程中对套圈沟道表面形状的影响程度，使套圈沟道表面进一步接近理想几何形状。

本发明方法中的油石在摆动到边缘时，油石端部端部的边缘线与套圈沟道轮廓基本吻合，明显减少了干涉重叠。

本发明方法的油石使用方法与传统的油石使用方法中，油石02与套圈沟道11发生干涉的模型分别如图10和图9所示（干涉部分为图中阴影线部分，为了清楚表达，图中仅显示为干涉面积的四分之一）。本发明方法在同样的沟道表面上的干涉部分由于相对传统方法去掉了干涉最严重的四角，干涉量明显减小。

作为一个特例，油石02为正四棱柱（横截面呈正方形的长条形）为佳，便于制造。

再者，油石的棱角可制成圆角，作为一个特例，当圆角的大小适当时，油石的横截面可呈椭圆形，椭圆的长轴、短轴分别对应菱形的两个对角线，若椭圆的长轴、短轴相等，为正圆。

为了减少超精初始时的干涉，油石的端面正对沟道时油石端面的形状为与套圈的沟道相吻合的圆环面。

一般的，油石从深沟球轴承沟道的宽度中心向两侧摆动的角度均为18°为宜。

鉴于本发明改变了油石的姿态，因此将油石02夹持在一个夹具03上，该夹具03如图11-13所示，其包括夹持体31和配置在夹持体31上的弹簧块32，夹持体31具有一个方形夹持孔33（方形夹持孔是以正四棱柱油石为例说明，用于与油石横截面的形状向吻合），弹簧块32的弹力指向与方形夹持孔33的侧壁之间的夹角为锐角（由于夹持孔为方形，其侧壁呈平面状，因此弹簧块32的弹力指向与方形夹持孔的两个侧壁的最大夹角为90°，与另外两个侧壁呈平行状态，除此状态外，弹簧块32的弹力指向与方形夹持孔33的各个侧壁之间即可形成锐角夹角）。这样以来，弹簧块32夹持油石02的弹力F可被分解成两个方向的分力F1、F2（参见图13），从而将油石02夹持在弹簧块32与方形夹持孔33的两个侧壁之间，实现在两个交叉方向上对油石的夹紧，这样能使油石夹具与油石配合更加紧密，锁紧油石，消除油石的窜动。进一步的：弹簧块32的弹力指向与方形夹持孔的一个对角线aa垂直。方形夹持孔33的一个侧壁上开设安置口34，弹簧块32配置在安置口34内。夹持体31具有一对夹持柄35，两夹持柄35之间具有连通方形夹持孔33的缝隙36，缝隙36的内端位于方形夹持孔33的一个夹角处。尤其是缝隙36的延伸方向与弹簧块32的弹力指向垂直。该夹具在弹簧力的作用下，会产生两个方向的分力，使其能有效的夹紧油石，使油石夹具与油石配合更加紧密，锁紧油石，消除油石的晃动。

Claims

1.减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，是于深沟球轴承的套圈(01)绕其轴线(oo)旋转时将油石(02)的端面正对沟道(11)压在沟道上以沟道的半径为半径绕油石的摆动轴线(nn)从套圈沟道的宽度中心(ww)向两侧摆动，所述的摆动轴线(nn)位于沟道宽度方向的中心平面上，其特征是：所述的油石(02)为横截面呈菱形的长条形，所述油石(02)的端面正对沟道(11)时令油石的中轴线(zz)与套圈的轴线(oo)相交并垂直且油石横截面的一个对角线(xx)位于沟道宽度方向的中心平面上。

2.根据权利要求1所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述的油石(02)为正四棱柱。

3.根据权利要求1或2所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述油石的棱角制成圆角。

4.根据权利要求1所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述油石的端面正对沟道时油石端面的形状为与套圈的沟道相吻合的圆环面。

5.根据权利要求1所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述油石从深沟球轴承沟道的宽度中心向两侧摆动的角度均为18°。

6.根据权利要求1所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：将所述的油石（02）夹持在一个夹具（03）上，所述的夹具（03）包括夹持体（31）和配置在所述夹持体（31）上的弹性件（32），所述的夹持体（31）具有一个方形夹持孔（33），所述弹性件（32）的弹力指向与所述方形夹持孔（33）的侧壁之间的夹角为锐角。

7.根据权利要求6所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述弹性件（32）的弹力指向与所述方形夹持孔（33）的一个对角线（aa）垂直。

8.根据权利要求6所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述方形夹持孔（33）的一个侧壁上开设安置口（34），所述的弹性件（32）配置在所述的安置口（34）内。

9.根据权利要求6所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述的夹持体（31）具有一对夹持柄（35），两夹持柄（35）之间具有连通所述方形夹持孔（33）的缝隙（36），所述缝隙（36）的内端位于所述方形夹持孔（33）的一个夹角处。

10.根据权利要求9所述的减少深沟球轴承沟形误差的超精方法，其特征是：所述缝隙（36）的延伸方向与所述弹性件（32）的弹力指向垂直。