滾子球基面曲率半徑誤差分析

朱戰(zhàn)旗，石永，王濤，王凱歌，何萌

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

滾子球基面的形狀和質(zhì)量會(huì)對(duì)其與內(nèi)圈大擋邊的接觸、潤(rùn)滑狀態(tài)以及軸承的使用壽命產(chǎn)生影響。圓錐滾子軸承采用球基面滾子和斜擋邊結(jié)構(gòu)，可以改善滾子端面與擋邊的潤(rùn)滑狀態(tài)，便于潤(rùn)滑油膜的形成，減少滑動(dòng)摩擦,減小摩擦與溫升，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，提高軸承的承載能力。

1 滾子球基面加工原理

滾子球基面多采用范成法磨削加工，范成法是被加工工件與刀具各自按一定的運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)運(yùn)動(dòng)并相互擬合的一種加工方法。滾子球基面范成磨削原理如圖1所示。

圖1 滾子球基面范成磨削原理示意圖

磨削時(shí)滾子裝在基面套筒內(nèi)，基面套筒驅(qū)動(dòng)滾子，滾子軸線與砂輪軸線在同一平面相交，并各自圍繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)，通過(guò)砂輪進(jìn)給磨削產(chǎn)生滾子球基面。范成法磨削過(guò)程中砂輪不斷進(jìn)給，工件逐漸成形，砂輪依靠與工件的摩擦實(shí)現(xiàn)自銳，無(wú)需修整。

2 誤差分析

滾子球基面曲率半徑SR為

SR=R/sinα，

(1)

式中：R為筒形砂輪的平均半徑；α為筒形砂輪軸線與滾子軸線的夾角(即砂輪回轉(zhuǎn)角)。滾子球基面曲率半徑與砂輪回轉(zhuǎn)角和砂輪半徑密切相關(guān)。引起滾子球基面曲率半徑加工誤差的主要影響因素有3種。

2.1 位置誤差

基面套筒磨損將引起滾子橫向位移，導(dǎo)致滾子軸線與砂輪軸線不在同一平面內(nèi)相交，使?jié)L子球基面加工質(zhì)量難以保證。因此，要避免選用筒壁有磨損的基面套筒。

2.2 砂輪誤差

砂輪由磨料和結(jié)合劑混合燒制而成，顆粒狀磨粒的存在會(huì)使砂輪尺寸存在一定的加工誤差，從而使?jié)L子球基面曲率半徑產(chǎn)生誤差。

2.3 調(diào)整誤差

在滾子球基面磨加工中，當(dāng)砂輪確定后，滾子球基面的曲率半徑由砂輪回轉(zhuǎn)角α控制?，F(xiàn)有的圓錐滾子球基面磨床3M4372的砂輪角度調(diào)整依靠齒條完成，很難精確地調(diào)整回轉(zhuǎn)角α，這將直接導(dǎo)致加工的滾子球基面曲率半徑存在誤差。

3 實(shí)例分析

以某型滾子為例，對(duì)比分析R，α對(duì)滾子球基面曲率半徑的影響。工藝要求滾子球基面曲率半徑為(1 238±30) mm，砂輪回轉(zhuǎn)角為6°23′，選用砂輪半徑為137.5 mm。由(1)式可以得出砂輪回轉(zhuǎn)角和砂輪半徑的誤差對(duì)滾子球基面曲率半徑的影響，見(jiàn)表1。

表1 滾子球基面曲率誤差對(duì)比

(1)當(dāng)砂輪回轉(zhuǎn)角確定時(shí)(α=6°23′)，砂輪半徑誤差對(duì)滾子球基面曲率半徑SR的影響如圖2所示。

圖2 SR-R曲線

分析SR-R曲線可知：由砂輪半徑誤差引起的滾子球基面曲率半徑的變化相對(duì)較小，即使選用的砂輪半徑制造誤差為±2 mm，滾子球基面曲率半徑仍在工藝允許范圍內(nèi)。而實(shí)際加工中使用的筒形砂輪，半徑制造誤差均在±1 mm內(nèi)，因此，由砂輪半徑制造誤差引起的滾子球基面曲率半徑加工誤差可以忽略。

(2)當(dāng)砂輪半徑確定時(shí)(R=137.5 mm)，砂輪回轉(zhuǎn)角誤差對(duì)滾子球基面曲率半徑的影響如圖3所示。

圖3 SR-α曲線

分析SR-α曲線可知：砂輪回轉(zhuǎn)角的微小變化會(huì)引起滾子球基面曲率半徑的很大變化。由于現(xiàn)有設(shè)備的砂輪角度調(diào)整精度不高，砂輪回轉(zhuǎn)角的調(diào)整誤差較大，因此，實(shí)際加工中砂輪回轉(zhuǎn)角的調(diào)整誤差是導(dǎo)致滾子球基面曲率半徑產(chǎn)生加工誤差的主要原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，實(shí)際加工中滾子球基面曲率半徑的誤差主要是由砂輪回轉(zhuǎn)角調(diào)整誤差造成的。因此，可以通過(guò)改進(jìn)砂輪回轉(zhuǎn)角調(diào)整器，如加裝光柵角度顯示裝置等，盡量減小砂輪回轉(zhuǎn)角的調(diào)整誤差，以保證滾子球基面曲率半徑的加工精度。