帶擋邊的軸承外圈溝道超精夾具設計

■ 衡陽紡織機械有限公司 （湖南 421007） 鄒友民

1. 加工難點分析

軸承溝道表面的超精加工是軸承機械加工最關(guān)鍵的一道工序。其具有提高溝道表面幾何精度、改善表面粗糙度、減少波紋度、提高軸承溝道工作表面的有效支撐面積和改善軸承的動態(tài)性能及承載能力等優(yōu)越性能，這些將直接影響到成品軸承的最終質(zhì)量。對低噪音、長壽命軸承來說尤為重要。通常超精加工使用雙超精輥軸無心支承式超精機。軸承外圈被直接放置在超精輥軸上，輥軸高速旋轉(zhuǎn)時，帶動軸承外圈旋轉(zhuǎn)來超精溝道。該超精方法雖然簡單，但也存在一定的局限性。這是因為超精輥軸一般為長圓柱軸，適合超精加工外圓規(guī)則的軸類零件。而對于外圓有臺階的軸類零件，因為無法以外圓為基準，無法直接在通用超精機上超精加工。公司研發(fā)的產(chǎn)品HN2447-01主動輪軸承的外圈如圖1所示，該軸承外圈帶有擋邊，超精時如果將其直接放置在超精輥軸上，外圈的軸線相對于超精輥軸的軸線是傾斜的，無法直接超精。通常我們會采用在超精輥軸上車槽來避免，但超精輥軸加工困難，制作周期特別長，加工成本特別高，一副輥軸動輒上千，對于小批量的產(chǎn)品來說是很不劃算的。為了解決帶擋邊的軸承外圈溝道超精問題，結(jié)合工廠實際及技術(shù)，迫切需要設計出一種簡單的超精夾具，能在不改變超精輥軸形狀下，就能輕易超精帶擋邊的軸承外圈溝道，又快又好地解決這一問題。

圖1 HN2447-01外圈

2. 夾具的設計及使用

公司研發(fā)的HN2447主、從動輪軸承采用雙列滾珠整體式設計，具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載力大、多疊片式密封、高效防塵、精密平衡、轉(zhuǎn)速高、使用壽命長及易維護等優(yōu)點。為確保軸承的高轉(zhuǎn)速、長使用壽命，最關(guān)鍵的是保證溝道的超精質(zhì)量。通過分析HN2447-01主動輪軸承的外圈簡圖，知道該外圈的小外圓φ23.98－0－0.02mm是軸承的安裝、加工和使用基準。但因為有φ26mm擋邊的存在，外圈是無法直接以φ23.98－0－0.02mm小外圓為基準放置在通用超精輥軸上超精溝道的。為此根據(jù)浮動加工原理，設計、制作了如圖2所示的浮動式超精料套，它由尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)和生鐵料套兩部分組成，尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)與生鐵料套采用錐度聯(lián)接。生鐵料套選用HT300灰鑄鐵，因為該材料具有高強度、高耐磨性且切削性能好。加工時，先用車床將φ23.98＋0.007－0.005mm內(nèi)孔車出（可用軸承外圈配鏜內(nèi)孔。注：需確保軸承外圈在生鐵料套內(nèi)孔小間隙內(nèi)滑動配合。再車與尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)相配合的錐孔）。將外圈與內(nèi)孔加工完畢后，為提高表面粗糙度質(zhì)量，可將其用金相砂紙拋光。因為內(nèi)孔跟外圓一次裝夾精加工而成，可保證孔對外圓的圓跳動。最后調(diào)頭車φ26.3＋0.1－0mm臺階內(nèi)孔。車尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)時，先將內(nèi)孔與軸承外圈配車完，再與生鐵料套錐孔錐度一致配車錐外圓。加工完后，將尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)裝配進生鐵料套內(nèi)，浮動式超精料套加工完畢。使用時，將帶擋邊的軸承外圈小外圓依次穿過φ26.3＋0.1－0mm臺階內(nèi)孔、φ23.98＋0.007－0.005mm中孔及φ23.98±0.01mm尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)孔。其中軸承外圈小外圓與φ23.98＋0.007－0.005mm中孔為小間隙滑動配合，（軸承外圈可在生鐵料套內(nèi)自由浮動）與φ23.98±0.01mm尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)孔為過盈配合，因尼龍具有很好的彈性，可以通過擠壓尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)端面（尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)寬度較生鐵料套錐孔深度短2mm，可用于調(diào)整尼龍止轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)孔尺寸，從而調(diào)整其與軸承外圈的過盈量）。軸承外圈安裝到位后，便可以將浮動超精料套直接放置在超精輥軸上超精加工。超精加工完成后，將軸承外圈取出，重新安裝軸承外圈即可再次超精加工，非常方便快捷。精測室檢測各項參數(shù)都非常好，完全能達到超精加工要求。

圖2 浮動式超精料套

3. 結(jié)語

通過設計制作浮動式超精料套，可以在不改變超精輥軸形狀下，方便快捷地完成帶擋邊的軸承外圈溝道超精工作。該夾具充分利用浮動加工原理，使用過渡生鐵料套，使超精基準與軸承外圈外圓基準完美轉(zhuǎn)換，從而確保超精質(zhì)量。該夾具還具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低、操作方便及加工效率高等優(yōu)點。通過這次試驗，為今后類似帶擋邊（臺階）軸承外圈溝道超精夾具的設計提供了有益的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 成大先．機械設計手冊［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2002．

[2] 中國機械工程學會．機修手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1977．