YRT系列精密轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈滾道磨削工藝對(duì)比分析

寧晉，王玉飛，范雨晴

（1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)試驗(yàn)室，河南 洛陽 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽 471039）

高精密轉(zhuǎn)盤軸承主要用于高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度頭等，承受軸向載荷、徑向載荷及傾覆力矩［1］。其中YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承是一種可承受聯(lián)合載荷的高精度組合軸承，由圓柱滾子軸承和推力滾針軸承組合而成。

1 YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈磨削方法

YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈為L形結(jié)構(gòu)，加工難度較大，精度較難保證。常規(guī)磨削內(nèi)圈滾道的工藝方法有以大外徑為基準(zhǔn)磨削、以小外徑為基準(zhǔn)磨削和以滾道為基準(zhǔn)磨削，如圖1所示。

圖1 YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的3種磨削工藝方法Fig.1 Three kinds of grinding process methods for inner ring of YRT series slewing Bearing

為了更好地保證YRT系列軸承L形內(nèi)圈的加工精度，對(duì)比分析了上述3種磨削工藝方法對(duì)加工各項(xiàng)精度指標(biāo)的影響，以選擇綜合因素最合理的磨加工工藝方法。

2 磨削方法的對(duì)比

2.1 受力分析

支承位置的選擇直接影響磨削時(shí)零件的穩(wěn)定性和是否出現(xiàn)磨削燒傷等。與圖1對(duì)應(yīng)的3種磨削工藝方法的受力分析如圖2所示。圖中，G為軸承自身重力；f為摩擦力；F為支承力；M為力矩；a，b為力臂。

圖2 對(duì)應(yīng)3種不同磨削支承方式下的受力分析Fig.2 The stress analysis of three kinds of different grinding support

受力平衡方程為

2.2 誤差分析

采用無心夾具［2］磨削YRT轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈時(shí)，支外徑磨削的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不統(tǒng)一，會(huì)產(chǎn)生誤差傳遞，影響成品軸承旋轉(zhuǎn)精度Ki；支滾道磨削工藝實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一，不會(huì)引入新的誤差，減少了不確定性，更有利于保證加工精度［3］。因此，從基準(zhǔn)是否重合的角度考慮，支滾道磨削工藝更有優(yōu)勢。

2.3 工件軸振擺影響

由于機(jī)床工件軸不可避免存在一定的振擺，而擺振直接影響磨削工件出現(xiàn)磨削振紋的概率，支承能夠在一定程度上減輕工件軸振擺對(duì)磨削工件的影響。不同磨削工藝下支點(diǎn)距離工件軸的遠(yuǎn)近直接關(guān)系到振擺對(duì)磨削工件加工精度的影響程度，支大外徑磨削工藝支點(diǎn)距離工件軸近，振擺影響明顯；支滾道磨削工藝支點(diǎn)距離工件軸稍遠(yuǎn)，振擺影響較明顯；支小外徑磨削工藝支點(diǎn)距離工件軸最遠(yuǎn)，振擺影響也最小。

2.4 支承材料的影響

支外徑磨削工藝的支承面為非工作面，對(duì)支承材料沒有嚴(yán)格要求，但在保證外徑、內(nèi)徑以及滾道的尺寸精度方面合金材料、陶瓷材料更具優(yōu)勢。以粗磨YRT100內(nèi)圈為例（無主動(dòng)測量控制裝置），采用合金材料支承的內(nèi)圈滾道加工尺寸精度為0.008～0.015 mm，而采用酚醛膠木、聚酰胺（尼龍）支承的內(nèi)圈滾道加工尺寸精度為0.02～0.04 mm。

支滾道磨削工藝以滾道為工藝基準(zhǔn)，因此不能采用合金材料，以避免合金材料磨損后劃傷滾道，只能使用尼龍、膠木或陶瓷作為支承材料。另外，由于內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)的特殊性，其中間位置有3個(gè)圓周對(duì)稱的油孔，支承必須避開油孔，以免經(jīng)過油孔時(shí)產(chǎn)生周期性振動(dòng)，影響加工質(zhì)量，因此，支承頭部需要做的非常窄，使得加工時(shí)支承的耐磨性非常差，尺寸精度不易控制，且容易斷裂，存在安全隱患。

3 試驗(yàn)對(duì)比

為進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證3種加工工藝對(duì)各項(xiàng)加工精度的影響，選取 YRT100，YRT150，YRT200軸承各60套，每個(gè)型號(hào)軸承分為3組（各20套），分別以3種加工工藝進(jìn)行內(nèi)圈磨削試驗(yàn)（均以酚醛膠木作為支承材料），終磨后檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。表中：Ki為內(nèi)圈滾道與內(nèi)徑之間的厚度變動(dòng)量；dimp-dimp′為內(nèi)圈滾道兩端面平均直徑差；ΔCir為圓度誤差；Sdi為內(nèi)滾道表面素線對(duì)基準(zhǔn)端面的傾斜度變動(dòng)量。

表1 不同工藝下加工精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Data of machining accuracy under different processing

由表1可知，支外徑磨削的尺寸散差小，支滾道磨削尺寸散差較大。這是由于支滾道時(shí)需要把支承頭部加工的非常窄以錯(cuò)開注油孔位置，支承磨損最嚴(yán)重，導(dǎo)致加工尺寸散差大，從而引起內(nèi)外圈合套難度加大，在大批量加工時(shí)若采取內(nèi)外圈同時(shí)裝配合套工藝，合套率低，若采取配磨工藝合套，則效率非常低；在小批量加工時(shí)，若把支承材料選為陶瓷，可以保證滾道的尺寸精度，但由于空間所限支承頭部窄，加工一定數(shù)量工件后陶瓷也會(huì)磨損，因此支滾道磨削工藝一般不適用于大批量加工。

3種磨削工藝對(duì)形位精度的影響主要體現(xiàn)在Ki，Sdi以及ΔCir這3個(gè)精度指標(biāo)，并且影響方向基本一致。支小外徑與支滾道磨削工藝對(duì)精度的影響沒有明顯的差別。

試驗(yàn)結(jié)果表明，從加工精度角度考慮，支小外徑磨削工藝加工YRT系列軸承內(nèi)圈最佳。

4 結(jié)束語

通過磨削方法的對(duì)比和試驗(yàn)分析，得出YRT系列軸承內(nèi)圈磨削選擇支小外徑磨削工藝為綜合因素下的最佳方法，該工藝方法已經(jīng)用于生產(chǎn)中，并取得了很好的實(shí)用效果，保證了YRT類精密轉(zhuǎn)盤軸承的高精度，對(duì)其他轉(zhuǎn)臺(tái)類軸承零件加工也具有一定的借鑒意義。