CN1165725A - 滚子轴承滚道凸度的磨削工艺 - Google Patents

Abstract

一种滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，其特点是先加工出砂轮模具上用的模块，并加工出所需数量，把模块按位置要求分别固定在圆筒体上，组成砂轮模具，加料制出所需间断砂轮，用上述制出间断砂轮去加工出滚子轴承滚道凸度。它克服现有技术中由于砂轮表面非均匀磨损造成的成型偏差，提高加工质量，节约磨料，降低加工成本，并可进行强化磨削。

Description

滚子轴承滚道凸度的磨削工艺

本发明属于轴承一种制造方法。

在现有技术中，轴承滚道凸度的磨削方法很多，其中常用的有两种：交叉法和靠模法。

交叉法使用的砂轮是通过修整工具与砂轮轴线成一定角度运动而得到。该方法得到的砂轮工作轮廓是单叶双曲线，其缺点是：砂轮修整时，金刚笔尖必须低于砂轮中心0.1～0.5mm，如果金刚笔位置高于砂轮中心，则砂轮工作表面会出现明显缺陷，磨削时严重影响工件加工质量。特别是，在修整过程中，金刚笔尖难以准确通过砂轮轴向平面与砂轮中间横截面的交线，致使加工出的凸度不在滚道中心，另外，该方法只能进行内滚道的磨削(加工外滚道时磨削机床变动过大)，这限制了该方法的应用范围。

靠模法也叫仿形法，即金刚笔沿靠模表面运动，使修带出的砂轮工作轮廓形状与靠模形状相同。该方法虽然能够使砂轮工作轮廓较好地符合靠模形状，从而保证很高的砂轮精度和磨削精度，但修整砂轮时必须更换修整机构和原有修整程序，其修整机构复杂，传动部件精度要求较高。此外，靠模凸度在0.005～0.01mm之间加工非常困难，而且对不同尺寸滚道参数，须配置不同靠模，即不经济，又不方便，所有这些限制了它的应用。

总之滚道凸度磨削存在的问题是：在工件最终成型前的最后一次修整之后，随着磨削进行，砂轮磨损不均匀，磨削终结时刻其形状已发生变化，所以加工工件形状也发生变化，与所要求形状产生偏差。

本发明目的是提出一种滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，不需对机床做大的改动，即可加工出合格的滚子轴承滚道凸度，提高轴承的使用寿命。

本发明滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，采用新设制的砂轮，加工前使砂轮工作表面与工件滚道截形均为直线；砂轮的修整采用直线修整方式。首先按设定的坐标加工出砂轮模具用的模块，即砂轮非磨削部分用的凸模块；然后制出此模块的铸型，浇注出需要铸件模块，经精加工出成品。模块按位置要求分别固定在一定厚度的圆筒中，形成砂轮模具，制出砂轮，用此砂轮磨削出滚道凸度，其特征在于：a、砂轮模具上的模块1按极坐标 $\mathrm{\ρ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}$ 和直角坐标 $y=\mathrm{\ρ}\·\sin \mathrm{\φ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}\·\sin \mathrm{\φ}$ $Z=\mathrm{\ρ}\·\cos \mathrm{\φ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}\·\cos \mathrm{\φ}$ 加工成型，按加工出的模块1精浇注、精加工出所需数量；b、把模块按位置要求分别固定在圆筒体2上，组成砂轮模具，加料制出所需间断砂轮；c、用上述所制间断砂轮去加工滚子轴承滚道凸度。

磨削理论认为，如果在所有横截面内砂轮和工件相互接触表面的圆周长之比L_k/L_g为一常数，那么在整个磨削期间，砂轮工作表面的径向磨损量(在所有横截面内)均相同。由此，我们得出结论：假若在整个磨削期间(单个工件磨削期间)内，磨削参数L_k/L_g按一定规律增大或减小，即参加磨削单位弧长工件的砂轮圆周长，按该规律相应地增大或减小，则砂轮径向磨损量将按相反规律减小或增大。于是，我们使砂轮与工件最初为直线接触，然后按该思想设计等弧长间断砂轮，见附图1，使砂轮在单位转内，与工件表面中间接触的弧长小，两边大，这样就可使工件中间少磨些，两边多磨些，从而达到加工凸度的目的，为此，我们使L_k/L_g等于一常数C与余量Z的乘积，即：

L_k(x)/L_g(x)＝C·Z(x)  X∈[x₁，x₂]  (1)式中L_k、L_g、Z均表达为X的变量，X轴与砂轮、工件轴向平行；X₁、X₂为滚道两端点C、D点的横坐标，CD为滚道(即砂轮)宽度，见附图8。

经砂轮与工件的运动学分析，得出在X∈[X₁、X₂]截面内砂轮工作凸块侧表面的极坐标方法： $\mathrm{\ρ}\left(x\right)=\mathrm{\ρ}\·\mathrm{\φ}=K_0\·\frac{\mathrm{\π}}{n}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)---\left(2\right)$

凸块侧表面工作轮廓上，任意一点(y，z)的直角坐标为：

式中：f(x)——滚道凸度函数；

  z(x)——滚道的磨削余量；

  n——砂轮凸块数目； $K_0=\frac{R_b}{[f\left(b\right)+\frac{z\left(b\right)}{2}]\·z\left(b\right)}$

R_b——x＝b横截面内砂轮完全磨损后的半径，mm。

我们按(2)、(3)公式设计间断砂轮，就可以进行圆柱、圆锥滚子轴承滚道凸度的磨削。

本发明与现有的技术相比，由于本发明采用间断砂轮磨削滚道，避免了目前公知的由于砂轮不均匀磨损产生的滚道形状的变化，使滚道形状与砂轮有规律磨损后的形状相同。运用该方法不仅可以加工出凸度，还能够提高滚道凸度的加工质量(尺寸精度和形状精度)，有效地降低磨削热量，提高磨削效率，另外本发明砂轮还具有修整量少，节约磨料，降低加工成本，进行强化磨削优点。

附图说明：

图1是本发明加工用的砂轮主视图；

图2是本发明图1砂轮A-A剖视图；

图3是本发明图1砂轮B-B剖视图；

图4是本发明制造砂轮模具的主视图；

图5是本发明制造砂轮模具的侧视图；

图6是本发明制造砂轮模具上用的模块的zoy坐标图；

图7是本发明制造砂轮模具上用的模块的xoy坐标图；

图8是本发明滚道与砂轮之间的相对位置图。

本发明的实施例：

滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，首先按模块的方程制出模块，然后制出模块的铸型，浇注出需要数目的铸件，通过对铸件表面的精加工得到成品模块。把各模块按一定位置固装于一定厚度的圆筒中如图4，把成型料倒入涂有脱模剂的模具内，制出间断砂轮；用此砂轮可加工出合格的滚子轴承滚道凸度；其具体工艺为：

a、在数控机床上，按加工模块的方程： $\mathrm{\ρ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}$

直角坐标： $y=\mathrm{\ρ}\·\sin \mathrm{\φ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}\·\sin \mathrm{\φ}$ $z=\mathrm{\ρ}\·\cos \mathrm{\φ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}\·\cos \mathrm{\φ}---\left(4\right)$

其对具体加工滚子轴承外滚道用的砂轮模具中的模块l加工实施例：

以NU210EM圆柱滚子轴承外滚道加工为例设计砂轮，滚道凸度为圆弧形状，砂轮模具中模块的数控加工如下：

①、已知滚道成型尺寸r₂＝40.75mm，磨削前尺寸r₁＝40.73mm，见图8，滚道宽度2a＝11mm，滚道凸度要求Δ＝0.007μm；我们取b＝0(即X＝0)截面内砂轮凸块尺寸R_b＝20mm，外径R＝30mm；根据强度计算，选择n＝8个，模块极坐标最大角度φ_max＝12.75°(在X＝5.5mm截面内，见附图6、7)。

滚道圆弧方程：

      f(x)＝b-r²-(x-a)²    (5)

其中， $r=\frac{a^2+{\mathrm{\Δ}}^2}{2\mathrm{\Δ}},b=r_2+r-\mathrm{\Δ}$

磨削余量：Z(x)＝f(x)-r₁    (6)

当X＝0时，K₀＝24.53386

②、X从0～11mm，每隔0.5mm取值，当X每取一值时，φ从0°～12.75°每隔0.2 5°计算一点，在IBM/PC/386机上采用双精度计算出模块上点坐标列入下表，取几点为例填写表内。(见表)

将给定数据和(4)、(5)、(6)公式输入数控机床程序中，刀具中心按表中坐标轨迹运动，即可加工出磨削NU210EM滚道凸度用的砂轮模具上的模块1，并精铸出所需块数成品模块1；

b、按厚度要求取圆筒2，将所制模块1固定在圆筒2中，如图4、5，把成型砂轮料倒入涂有胶模剂的模具内，即可制出间断砂轮，用此砂轮即可加工出合格的NU210EM轴承滚道凸度。

Claims (1)

1、一种滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，可用砂轮加工而成，其特征在于：a、砂轮模具上的模块(1)按极坐标 $\mathrm{\ρ}=\frac{k_0\mathrm{\π}[f\left(x\right)+\frac{z\left(x\right)}{2}]\·z\left(x\right)}{\mathrm{\π}-\mathrm{n\φ}}$ 和直角坐标

加工成型，按加工出的模块(1)精浇注、精加工出所需数量；b、把模块按位置要求分别固定在圆筒体(2)上，组成砂轮模具，加料制出所需间断砂轮；c、用上述所制间断砂轮去加工滚子轴承滚道凸度。

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