圓錐滾子軸承外凸曲線型大擋邊的加工研究與實(shí)踐

汪定華，邵雪良，包建飛，芮志超

（常熟長城軸承有限公司，江蘇 常熟 215500）

圓錐滾子軸承外凸曲線型大擋邊的加工研究與實(shí)踐

汪定華，邵雪良，包建飛，芮志超

（常熟長城軸承有限公司，江蘇 常熟 215500）

針對國產(chǎn)輕型轎車對中小型圓錐滾子軸承外凸曲線型大擋邊的設(shè)計要求，介紹該類軸承大擋邊中外凸曲線的加工方法.通過對30310圓錐滾子軸承進(jìn)行試驗(yàn)加工后的檢測對比發(fā)現(xiàn)，具有大擋邊帶外凸量的該類軸承較之前的直擋邊軸承的振動指標(biāo)合格率有明顯提升.

圓錐滾子軸承；外凸擋邊；加工

圓錐滾子軸承因其承載能力大、剛度高、既能承受軸向載荷、又能承受徑向載荷等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用在工程機(jī)械、減速機(jī)、汽車、電機(jī)等領(lǐng)域.隨著裝備技術(shù)的發(fā)展和配套主機(jī)性能的不斷提高，特別是作為中小型圓錐滾子軸承主要用戶的國產(chǎn)輕型轎車生產(chǎn)企業(yè)，對此類軸承的振動質(zhì)量狀況提出了越來越高的要求.影響圓錐滾子軸承振動質(zhì)量水平的因素有很多，實(shí)踐證明，將圓錐滾子軸承大擋邊加工成外凸形狀，合理控制外凸量，能明顯改善振動水平，本文就圓錐滾子大擋邊外凸形狀的加工方法進(jìn)行探討.

1　擋邊結(jié)構(gòu)形式

通常，中小型圓錐滾子軸承的內(nèi)圈擋邊有內(nèi)圓弧型、直線型、外凸曲線型三種形式（如圖1所示）.

從中小型圓錐滾子軸承設(shè)計的角度看，內(nèi)圓弧型擋邊雖然加工方便，但不利于潤滑且易磨損，易發(fā)熱，目前已基本不予采用［1］.

圖1　中小型圓錐滾子軸承內(nèi)圈擋邊的三種形式

直線型擋邊與滾子球基面形成點(diǎn)接觸，能減輕磨損及發(fā)熱，因此直線型擋邊作為現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而被貫徹執(zhí)行.

外凸曲線型擋邊形狀是一條外凸的曲線，這種形狀的擋邊具有很好的潤滑性能，易形成油膜，能更好地散熱，減少磨損，對軸承壽命及振動非常有利.但是加工時外凸量的控制比較困難［1］.

2　外凸曲線型擋邊的加工方法

為實(shí)現(xiàn)大擋邊的外凸形狀，一般需要將砂輪磨削成內(nèi)凹形狀.圍繞外凸曲線的形狀和相應(yīng)砂輪型線的形成，常見的有以下方法.

2.1大圓弧修整法

常見的外凸曲線型擋邊加工采用大圓弧修整器將砂輪修整成大圓弧形狀（如圖2所示）.其中擋邊的外凸量e值與砂輪修整半徑R相關(guān).當(dāng)用于修整的金鋼筆磨損后，擋邊外凸量e會有顯著改變，此時滾子球基面與擋邊的接觸狀態(tài)發(fā)生改變，因而產(chǎn)品容易處于失控狀態(tài).故此種加工方法在實(shí)際生產(chǎn)中的質(zhì)量控制效果不佳.

2.2雙曲線修整法

雙曲線修整法通過使砂輪軸與修整器軸形成空間曲線來控制外凸量.其原理為：在水平平面內(nèi)，將修整器軸線與砂輪軸線形成一個角度α，將砂輪修整成一錐型，如圖3所示.

在縱向平面內(nèi)，將修整器傾斜一個角度β（見圖4）.砂輪軸與修整器軸形成空間曲線，砂輪修整過程中走雙曲線型軌跡.

圖2　大圓弧修整后的砂輪

圖3　在水平平面將砂輪修整成錐型

圖4　縱向平面砂輪修整的雙曲線修整法

由圖4可知：

按照上述原理，對設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)改造.在應(yīng)用雙曲線修整法修整時，當(dāng)已知砂輪直徑D，通過調(diào)整修整器縱向平面偏角β，即可將外凸量e控制在一個設(shè)定的范圍之內(nèi).

以30310為例，當(dāng)砂輪直徑D=230 mm，砂輪寬度B=10 mm；按內(nèi)控要求外凸量e=0.015 mm；可求得β= 20.38°.按此參數(shù)調(diào)整機(jī)床運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)，就能使外凸量e處于受控狀態(tài).

3　效果對比

設(shè)備改造后，對內(nèi)圈擋邊的不同結(jié)構(gòu)，按照修整器傾斜角度β在0°和20°時，分別以直線型擋邊和外凸曲線型擋邊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了兩批30310產(chǎn)品各500套內(nèi)圈的加工，其中外圈及滾子為同批加工產(chǎn)品.將加工后的上述內(nèi)圈批次分別裝配后進(jìn)行了該批圓錐滾子軸承振動（加速度）的測試，振動測試結(jié)果見表1.

表1　30310軸承兩種擋邊結(jié)構(gòu)的振動測試對比表

從表1中可以看出，采用外凸曲線擋邊的軸承振動的Z3合格率為92.5%；而采用直檔邊的軸承振動的Z3合格率為72.5%.可見外凸曲線擋邊圓錐滾子軸承若能有效地控制外凸量，在振動方面能明顯優(yōu)于直擋邊同類圓錐滾子軸承.

4　結(jié)束語

經(jīng)過對比分析和加工原理研究，確定采用雙曲線修整法的外凸曲線型擋邊的加工工藝并對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)改造，使圓錐滾子軸承振動合格率得到了明顯提高，這將為國內(nèi)圓錐滾子軸承追趕國際先進(jìn)水平、打開國際市場奠定基礎(chǔ).

［1］夏新濤，馬偉，頡譚成，等.滾動軸承制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：194-197.%

【專欄導(dǎo)語】進(jìn)入21世紀(jì)，以納米材料、光電子材料、磁電材料及新能源材料為代表的新材料技術(shù)創(chuàng)新顯得異?；钴S，新材料諸多領(lǐng)域正面臨著一系列新的技術(shù)突破和重大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇.本期推出新材料技術(shù)專欄，這里刊發(fā)6篇論文，集中報道了圍繞高性能鋰電池正負(fù)極材料的制備和電化學(xué)性質(zhì)研究，以及以材料的光、電、磁、熱等物理參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)為研究對象，探索新材料中的磁電、熱電和光電等物理新現(xiàn)象.

主持人簡介：江學(xué)范（1964—），男，江蘇常熟人，教授，理學(xué)博士，中國礦業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾虏牧现苽渑c物性分析、理論凝聚態(tài)物理.

A Research into and Practice of Tapper Roller Bearing's Convex Forced Cone Rib Processing

WANG Ding-hua，SHAO Xue-liang，BAO Jian-fei，RUI Zhi-chao
（CSC Bearing Co.,Ltd.,Changshu 215500,China）

Aimed at the design requirement of convex forced cone rib in small and medium-sized tapper roller bearings,which are used in domestic light vehicles,this paper introduced the processing method of convex forced cone rib in these bearings.Through detection and comparison of processed and unprocessed bearings of type 30310,the vibration qualified rate of the bearings with convex forced cone rib improved more significantly than that of those with straight forced cone rib.

tapper roller bearing；convex forced cone rib；processing

TH133.33；TG58

B

1008-2794（2015）02-0029-08

2014-10-20

通訊聯(lián)系人：汪定華，工程師，研究方向：軸承制造工藝及應(yīng)用，E-mail：csc-wdh@cscbearing.cn.