CN111250929B - 防止轴承座在锁紧状态下其轴承孔圆度变差的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止轴承座在锁紧状态下其轴承孔圆度变差的加工方法，包括如下步骤：A.粗加工轴承座基准平面；B.粗加工轴承孔；C.精加工轴承座基准平面；D.精加工轴承孔；E.精度检验；其特征在于：所述精加工轴承孔的步骤D包括如下程序：d1.设置一个具有平面结构的治具，所述平面结构上设置有与轴承座的安装孔对应的螺纹孔；d2.将轴承座按照实际产品的装配条件，用相应的螺丝并按照相应的扭矩锁紧在所述治具上；d3.对轴承座进行加热，使其温度升高至T摄氏度并维持温度稳定，且T＝t+m+Δt；d4.对轴承孔精加工；d5.在线检测精加工后的轴承孔圆度；d6.对轴承座进行室温冷却，使其温度降低至室温t；d7.拆除冷却至室温的轴承座上的螺丝。
Description
【技术领域】
本发明涉及轴承座加工工艺的技术领域，特别是涉及一种防止轴承座在锁紧状态下其轴承孔圆度变差的加工方法。
【背景技术】
轴承座上具有轴承孔，轴承孔内嵌入轴承，通过轴承对旋转体进行支撑。例如，在丝杆传动系统中，丝杆两端分别穿过位于轴承座上的轴承内圈，这属于一种非常普遍的机械传动结构。在高精密设备上所应用的丝杆传动机构，对丝杆、轴承和轴承座的几何精度均有较高的要求。例如，作为回转体，丝杆需要保证较好的传动精度和使用寿命，然而仅仅采用高精度等级的丝杆和轴承并不能彻底保证要求，还与轴承座的精度有关，如轴承座的轴承孔圆度精度低，则会造成轴承与轴承座的配合精度差，造成如轴承翘曲、轴承变形或轴承局部应力集中等问题，进而会导致丝杆受剪切力变形，影响了丝杆传动精度，还会造成丝杆和轴承寿命降低的问题。
现有技术中，相关技术领域的技术人员能够想到的关于轴承座的轴承孔精度保证，通常是要求轴承孔机加工后具有符合公差范围的圆度，技术人员普遍的逻辑是：保证机加工后轴承座中轴承孔的圆度，则保证了轴承外圈与轴承孔的配合精度；然而在实际装配中，轴承仍然容易出现异响、异常发热等问题，且对拆下来的轴承外圈进行检验，发现轴承外圈具有应力集中造成的表面剥离现象。
【发明内容】
背景技术中所述的轴承座机加工时对轴承孔的圆度要求，其评价时机为机加工后的圆度检验，这种技术思路存在一个非常隐蔽的误区，即如果保证了轴承座的轴承孔在机加工后的圆度公差要求，虽然可以将轴承按照较为理想的状态嵌入到轴承孔内，但是当把轴承座锁定在相关的连接件上时，由于螺丝的锁紧压力作用，轴承座本体将发生变形，使得轴承座的轴承孔无法保持锁固前的圆度，而是变成一种椭圆形结构，而且，随着轴承座温度的不断升高，轴承孔的椭圆轮廓将进一步扩大，此状态下，轴承外圈与轴承孔之间的接触方式将变为线接触，轴承外圈在线接触区域承受集中的应力和一定的变形，一方面使轴承产生异常发热和异响问题，另一方面影响到轴承内圈与丝杠的配合状态，最终导致丝杆传动精度降低，轴承和丝杆寿命均下降的局面。
本发明的目的就是基于前述分析，为了解决现有技术中的问题，提出一种轴承座在锁紧状态下其轴承孔变形的控制方法，该方法有利于轴承座在锁紧装配后其轴承孔的圆度保证。
为实现上述目的，本发明提出了一种轴承座在锁紧状态下其轴承孔变形的控制方法，包括如下步骤：
A.粗加工轴承座基准平面；
B.粗加工轴承孔；
C.精加工轴承座基准平面；
D.精加工轴承孔；
E.精度检验；
其特征在于：
所述精加工轴承孔的步骤D包括如下程序：
d1.设置一个具有装配支撑面的治具，所述装配支撑面上设置有与轴承座的安装孔对应的螺纹孔；
d2.将轴承座按照实际产品的装配条件，用相应的螺丝并按照相应的扭矩锁紧在所述治具上；
d3.对轴承座进行加热，使其温度升高至T摄氏度并维持温度稳定，且
T＝t+m+Δt
其中，参数t为室温，参数m为轴承座在实际工作中达到热稳定状态时的温升值，Δt为判定参数m时的室温值与当前机加工时的室温差值；
d4.对轴承孔精加工；
d5.在线检测精加工后的轴承孔圆度，确定加工后的轴承孔圆度满足图纸要求后执行d6程序，如不满足，返回继续执行d4程序；
d6.对轴承座进行室温冷却，使其温度降低至室温t；
d7.拆除冷却至室温的轴承座上的螺丝；
所述精度检验步骤E的具体内容为：检验轴承孔实际形状，若其实际形状属于水平型椭圆轮廓，则判定为合格，否则为不合格。
本发明的有益效果：本发明提出螺丝锁紧装配对轴承孔圆度变化的影响关系，在此基础上提出一种轴承座在锁紧状态下其轴承孔变形的控制方法，在该控制方法中提出先对轴承座模拟实际装配状态进行锁紧，后进行轴承孔精加工，通过该方法加工出的轴承孔在自由状态下具有呈水平型椭圆轮廓的特征，使轴承座在装配时，轴承孔恢复到理想圆度公差的结构状态，提升装配质量；此外，该控制方法中还提出在轴承孔精加工前进行温升处理，模拟其在实际使用中达到热稳定的状态，在此基础上进行轴承孔精加工，可以使轴承孔在轴承座发热并达到热稳定阶段时产生最为理想的圆度公差状态，而设备的运转周期中，热稳定状态的时间占比通常达到95％以上，因此可以使轴承、丝杆均长期在较佳装配状态下运转，提升轴承和丝杆的使用寿命，降低了故障率。
【附图说明】
图1为轴承座与治具装配的结构示意图；
图2为水平型椭圆轮廓的示意图。
【具体实施方式】
实施例一、
本发明一种轴承座在锁紧状态下其轴承孔变形的控制方法，包括如下步骤：
A.粗加工轴承座基准平面；
B.粗加工轴承孔；
C.精加工轴承座基准平面；
D.精加工轴承孔；
E.精度检验；
所述精加工轴承孔的步骤D包括如下程序：
d1.参考图1，设置一个具有装配支撑面101的治具1，所述装配支撑面上设置有与轴承座的安装孔对应的螺纹孔；装配支撑面的平面度要求在0.01mm以内，两个分离的装配支撑面间的高低差在±0.005mm以内，以确保能够为轴承座提供良好的水平支撑。
d2.将轴承座按照实际产品的装配条件，用相应的螺丝并按照相应的扭矩锁紧在所述治具1上；
d3.对轴承座进行加热，使其温度升高至T摄氏度并维持温度稳定，且
T＝t+m+Δt
其中，参数t为室温，参数m为轴承座在实际工作中达到热稳定状态时的温升值，Δt为判定参数m时的室温值与当前机加工时的室温差值；
加热方式可以有多种，如采用热风机向轴承座的轴承孔内吹动热风，或从治具1的中间凹槽处吹过热风，对轴承座的温度检测可以采用热温枪检测仪直接读取轴承座表面温度。
d4.对轴承孔精加工；轴承孔精加工应采用卧式铣床，加工刀具的直径应满足：不超过轴承孔内径值的2/3，这是由于加工过程中刀具与轴承孔之间应留有缝隙，避免加工热温升过高而使轴承座热变形过大。
d5.在线检测精加工后的轴承孔圆度，确定加工后的轴承孔圆度满足图纸要求后执行d6程序，如不满足，返回继续执行d4程序；
d6.对轴承座进行室温冷却，使其温度降低至室温t；
d7.拆除冷却至室温的轴承座上的螺丝；
t、m和Δt的单位均为摄氏度。
所述精度检验步骤F的具体内容为：检验轴承孔实际形状，如图2所示，若其实际形状属于水平型椭圆轮廓2(虚线部分为标准圆轮廓)，则判定为合格，否则为不合格；轴承孔在图2这种状态下虽然圆度不良，但是当在实际装配中，由于螺丝锁紧的轴向压力将轴承座两侧的支撑部分向四周挤压变形，便可以使得轴承孔的轮廓从水平型椭圆转变为更趋向于标准圆轮廓，从而为轴承孔内的轴承提供一个良好的支撑。
本发明，提出螺丝锁紧装配对轴承孔圆度变化的影响关系，在此基础上提出一种轴承座在锁紧状态下其轴承孔变形的控制方法，在该控制方法中提出先对轴承座模拟实际装配状态进行锁紧，后进行轴承孔精加工，通过该方法加工出的轴承孔在自由状态下具有呈水平型椭圆轮廓的特征，使轴承座在装配时，轴承孔恢复到理想圆度公差的结构状态，提升装配质量；此外，该控制方法中还提出在轴承孔精加工前进行温升处理，模拟其在实际使用中达到热稳定的状态，在此基础上进行轴承孔精加工，可以使轴承孔在轴承座发热并达到热稳定阶段时产生最为理想的圆度公差状态，而设备的运转周期中，热稳定状态的时间占比通常达到95％以上，因此可以使轴承、丝杆均长期在较佳装配状态下运转，提升轴承和丝杆的使用寿命，降低了故障率。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种防止轴承座在锁紧状态下其轴承孔圆度变差的加工方法，包括如下步骤：
A.粗加工轴承座基准平面；
B.粗加工轴承孔；
C.精加工轴承座基准平面；
D.精加工轴承孔；
E.精度检验；
其特征在于：所述精加工轴承孔的步骤D包括如下程序：
d1.设置一个具有装配支撑面的治具，所述装配支撑面上设置有与轴承座的安装孔对应的螺纹孔；
d2.将轴承座按照实际产品的装配条件，用相应的螺丝并按照相应的扭矩锁紧在所述治具上；
d3.对轴承座进行加热，使其温度升高至T摄氏度并维持温度稳定，且
T＝t+m+Δt
其中，参数t为室温，参数m为轴承座在实际工作中达到热稳定状态时的温升值，Δt为判定参数m时的室温值与当前机加工时的室温差值；
d4.对轴承孔精加工；
d5.在线检测精加工后的轴承孔圆度，确定加工后的轴承孔圆度满足图纸要求后执行d6程序，如不满足，返回继续执行d4程序；
d6.对轴承座进行室温冷却，使其温度降低至室温t；
d7.拆除冷却至室温的轴承座上的螺丝；
所述精度检验步骤E的具体内容为：检验轴承孔实际形状，若其实际形状属于水平型椭圆轮廓，则判定为合格，否则为不合格。
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