軸類(lèi)零件表面凸度成型工藝研究

殷 旭

河海大學(xué)常州校區(qū)機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，江蘇常州 213022

軸類(lèi)零件表面凸度成型工藝研究

殷 旭

河海大學(xué)常州校區(qū)機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，江蘇常州 213022

隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，軸類(lèi)零件作為旋轉(zhuǎn)類(lèi)支撐件在各大領(lǐng)域得到了非常廣泛的運(yùn)用，其使用壽命也越來(lái)越受到社會(huì)各界的普遍關(guān)注。提高軸類(lèi)零件使用壽命，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、保證加工精度、選擇有效配合之外，其表面形狀也有著極大的影響。本文結(jié)合自身社會(huì)經(jīng)驗(yàn)，圍繞軸類(lèi)零件使用壽命，就軸類(lèi)零件表面形狀改進(jìn)及其表面凸度成型加工工藝作一簡(jiǎn)述。

零件使用壽命；凸度；軸承斷裂；斜面靠模

1 問(wèn)題由來(lái)

軸類(lèi)零件的主要作用是傳遞扭矩（圖1A）、支撐運(yùn)動(dòng)（圖1B）或是兩種功用的集成。生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常反映支撐運(yùn)動(dòng)的軸頸部分極易產(chǎn)生斷裂，盡管采取了降溫保證配合間隙、潤(rùn)滑減少相互摩擦等方法，效果也不理想，既影響設(shè)備使用，又增加生產(chǎn)成本。通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，由于支撐運(yùn)動(dòng)的軸頸與其配合件之間不僅存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且承受著巨大的支撐力作用，如果軸類(lèi)零件的表面形狀不好（圖2D），其受力就很不均勻，很容易產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中點(diǎn)，從而導(dǎo)致支撐軸斷裂。對(duì)比試驗(yàn)研究表明，改進(jìn)軸頸表面形狀，使其擁有一定的均勻凸度（圖2E）能極大地提高軸類(lèi)零件的使用壽命。

圖1 軸類(lèi)零件的功用

圖2 不同軸頸表面形狀

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證軸類(lèi)零件的加工精度，最后一道加工工藝都是磨削，要改進(jìn)軸頸表面形狀并使其擁有一定的凸度，就不能采用外圓磨床常用的往復(fù)式磨削工藝，須使用切入式成型磨削工藝。一是采用磨削中心（圖3a）。通過(guò)修正頭的前后、左右兩軸聯(lián)動(dòng)，使砂輪表面形成凹型曲面，但大部分企業(yè)沒(méi)有這種設(shè)備，也不可能為了維修而購(gòu)買(mǎi)；二是采用模板仿形（圖3b）。通過(guò)設(shè)計(jì)符合要求的凸形靠模，使修正頭實(shí)現(xiàn)仿形移動(dòng)，但不同零件尺寸須配備不同模板，成本較高；三是設(shè)計(jì)斜面靠模（圖3c）。通過(guò)對(duì)修正頭運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的適當(dāng)改進(jìn)，使其在左右移動(dòng)的同時(shí)，緊貼下方的直線斜面上下擺動(dòng)，修正頭的斜向直線移動(dòng)與砂輪表面的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即構(gòu)成了單葉回轉(zhuǎn)雙曲面，這種方式只要調(diào)整斜面角度，就能夠滿(mǎn)足任何零件尺寸的表面凸度要求，簡(jiǎn)單易行、方便適用。

圖3 砂輪修正的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3 理論分析

從解析幾何中我們知道，單葉回轉(zhuǎn)雙曲面是一個(gè)直紋曲面，即是由一條動(dòng)直線繞與該直線相交叉的軸線回轉(zhuǎn)而成，如圖所示。

動(dòng)直線的參數(shù)方程為：

由此推理，若使砂輪修整器的移動(dòng)軌跡與砂輪軸線成一適當(dāng)角度α，其軌跡看作為動(dòng)直線，那么砂輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即構(gòu)成動(dòng)直線繞砂輪軸線的回轉(zhuǎn)，在砂輪表面就形成了單葉回轉(zhuǎn)雙曲面。砂輪的軸心線在Y軸上，砂輪中間截面在XOZ平面上，直線A-A’為砂輪修整器金剛筆尖的移動(dòng)軌跡，與X軸相交，平行于YOZ平面，且與XOY平面成交角α，α為砂輪修整器的筆尖移動(dòng)升角，則單葉雙曲面砂輪的修正方式由此可得。

4 應(yīng)用結(jié)果

3MB2332軸承套圈滾道磨床應(yīng)用該修整器修整砂輪，磨削圓柱軸承和圓錐軸承套圈滾道，滾道凸度完全達(dá)到技術(shù)要求，且相當(dāng)穩(wěn)定。

以42726QT/01外圈滾道磨削為例，根據(jù)套圈規(guī)格，選用砂輪規(guī)格125×49×50mm，新砂輪線速度為50m/s，砂輪最大利用率為20%，則最小砂輪直徑Dmin為100mm，砂輪寬度B為49mm。查滾動(dòng)軸承零件圓柱滾子軸承套圈公差標(biāo)準(zhǔn)，則規(guī)格外圈滾動(dòng)直線度Le為5μm，即Lmax=5。由此可得傾斜角為1°39’，由此數(shù)值進(jìn)行調(diào)整即可保證砂輪從外徑125mm耗至100mm的范圍內(nèi)，磨削的該套圈滾道凸度全部合格，所以應(yīng)用結(jié)果證明該方法簡(jiǎn)單有效。

5 結(jié)論

通過(guò)該砂輪修整器的實(shí)際應(yīng)用，解決了目前超精不能保證滾道凸度，磨削又缺少合適機(jī)床的矛盾，滿(mǎn)足了用戶(hù)要求，并可推廣應(yīng)用于現(xiàn)有滾道磨床的自我改造或改裝，以達(dá)到更加好的制造效果。

TH13

A

1674-6708（2010）24-0073-01