特大型圓柱滾子端面精密磨削方法改進(jìn)

馮振，劉巖，閆根才，劉高杰，楊凱文

（1.洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；2.航空精密軸承國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471039）

特大型圓柱滾子軸承滾子與套圈擋邊在運(yùn)動(dòng)初期存在相當(dāng)大比例的滑動(dòng)［1］，滾子端部對(duì)軸線的軸向跳動(dòng)SDw過(guò)大，對(duì)于高速軸承在工作初期易造成擋邊急劇磨損，軸承使用壽命大幅降低［2］。試驗(yàn)表明，滾子端面質(zhì)量（滾子端部對(duì)軸線的軸向跳動(dòng)、端面粗糙度、兩端面平行度等）直接影響滾子的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，并且圓柱滾子端面是滾子磨削的主要定位基準(zhǔn)面，其加工精度直接影響后工序的磨削質(zhì)量［3］。因此，特大型圓柱滾子端面精密磨削方法至關(guān)重要。

1 現(xiàn)加工工藝及特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)中小型圓柱滾子端面磨削多采用雙端面磨床，由于送料盤(pán)直徑大、厚度薄等原因，雙端面磨床不適宜特大尺寸滾子的加工［4］。

目前大尺寸圓柱滾子端面常用的加工工藝為：磨定位面→磨端面1→磨端面2。磨定位面是將圓柱滾子放置到V形支承塊上，手工旋轉(zhuǎn)滾子，用砂輪平面對(duì)滾子端面進(jìn)行磨削，如圖1a所示。然后將一定數(shù)量的圓柱滾子放置到臥式磨床的磁盤(pán)上，吸住滾子端面2進(jìn)行定位，砂輪對(duì)端面1進(jìn)行磨削［5］，同理磨端面2，如圖1b所示。其特點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單、設(shè)備通用性好，但是多粒滾子同時(shí)磨削，在磨削過(guò)程中無(wú)法使工件準(zhǔn)確、穩(wěn)定地定位，從而造成滾子長(zhǎng)度尺寸散差大，且加工出的滾子SDw值僅能達(dá)到15μm，端面粗糙度Ra僅能達(dá)到0.4μm，已經(jīng)不能滿足高精度、高轉(zhuǎn)速大型軸承用滾子的技術(shù)要求。

圖1 改進(jìn)前滾子端面磨削加工原理簡(jiǎn)圖Fig.1 Principle diagram of roller end face grinding

2 改進(jìn)后的加工方法

某大型數(shù)控車床主軸用圓柱滾子軸承滾子直徑為90 mm，長(zhǎng)度為130 mm，要求滾子基準(zhǔn)端部對(duì)軸線的軸向跳動(dòng)SDw為5μm，端面粗糙度Ra為0.16μm。目前的加工方式已不能滿足此產(chǎn)品的使用要求，根據(jù)目前現(xiàn)有設(shè)備情況，通過(guò)在原工藝過(guò)程后增加精磨雙端面工序，解決滾子雙端面加工精度問(wèn)題。

精磨雙端面方法如圖2所示，利用磁極將單粒圓柱滾子的一端面緊密吸附，滾子的滾動(dòng)面定位在機(jī)床的電磁無(wú)心定位機(jī)構(gòu)上，滾子中心線與砂輪回轉(zhuǎn)中心線平行，并各自圍繞中心線旋轉(zhuǎn)，將砂輪修整成端部較尖的錐形并安裝在磨頭軸上，通過(guò)裝有砂輪的磨頭軸軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨削。

圖2 精磨雙端面加工原理簡(jiǎn)圖Fig.2 Principle diagram of roller double-end faces precision grinding

精磨雙端面方法的特點(diǎn)為：

1）滾子定位穩(wěn)定、精確，加工時(shí)滾子運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

2）通過(guò)調(diào)整限位機(jī)構(gòu)位置準(zhǔn)確地調(diào)整磨削進(jìn)給量，進(jìn)刀位置易于控制。

3）砂輪修整成端部較尖的錐形，磨削過(guò)程平穩(wěn)銳利，有效避免了滾子端面磨削過(guò)程中的燒傷等問(wèn)題。

3 檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

對(duì)M210B磨床進(jìn)行改造，采用改進(jìn)后的方法精磨滾子（φ90 mm×130 mm）端面，加工后滾子端面精度與使用傳統(tǒng)方法加工的檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 改進(jìn)前、后滾子端面磨削檢測(cè)數(shù)據(jù)Tab.1 Detection data of end face roller grinding before and after improvement μm

由表1數(shù)據(jù)可知，采用改進(jìn)后方法加工的滾子，滾子長(zhǎng)度尺寸散差、兩端面平行度、平面度均可控制在較低的范圍內(nèi)，且SDw值可以控制在5 μm以下，表面粗糙度Ra達(dá)到0.16μm，滾子端面精度大幅提高，滿足了技術(shù)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

在特大型圓柱滾子原端面加工方法的基礎(chǔ)上增加精磨兩端面工序，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行工裝改進(jìn)，使?jié)L子的定位穩(wěn)定精確、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，砂輪修整便利、進(jìn)刀容易控制，加工后滾子端面各項(xiàng)精度滿足了使用要求。此方法適用于高精度、小批量特大尺寸滾子的生產(chǎn)加工。