向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道磨削工藝分析及設(shè)備改造

李利莉

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 電機(jī)軸承分廠，黑龍江哈爾濱 150036）

1 前言

向心關(guān)節(jié)軸承主要由一個(gè)有外球面的內(nèi)圈和一個(gè)有內(nèi)球面的外圈組成（如圖 1 所示），它沒(méi)有鋼球、滾子等滾動(dòng)體，因此不屬于滾動(dòng)軸承，而是一種特殊結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)軸承。本文以GE100ES關(guān)節(jié)軸承為例，進(jìn)行探討。GE100ES關(guān)節(jié)軸承與滾動(dòng)軸承相比較，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。GE100ES關(guān)節(jié)軸承有潤(rùn)滑油槽，能承受徑向載荷和較小的軸向載荷，一般用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)（即角運(yùn)動(dòng)）。由于滑動(dòng)表面為球面形，亦可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運(yùn)動(dòng)（即調(diào)心運(yùn)動(dòng)），在支承軸與軸殼孔不同心度較大時(shí)，仍能正常工作。

2 磨加工工藝過(guò)程

向心關(guān)節(jié)軸承GE100ES內(nèi)圈磨加工采取以下工藝。

粗磨平面→終磨平面→粗磨內(nèi)溝→終磨內(nèi)溝→粗磨內(nèi)徑→終磨內(nèi)徑→退磁→拋光→清洗→磷化處理

圖1 向心關(guān)節(jié)軸承GE100ES

3 工藝難點(diǎn)

GE100ES 向心關(guān)節(jié)軸承磨加工工藝過(guò)程和深溝球軸承相近，但由于內(nèi)圈滾道為外凸球面（如圖2所示），滾道曲率半徑比較大，采用正常的軸承內(nèi)圈滾道磨床磨削時(shí)難度較大，所以向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈磨加工的難點(diǎn)在于磨削內(nèi)滾道工序，主要存在的問(wèn)題如下。

3.1 在擺頭磨床上加工GE100ES 關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道存在的問(wèn)題及解決方法

圖2 向心關(guān)節(jié)軸承GE100ES內(nèi)圈和深溝球軸承6320內(nèi)圈

3.1.1 存在問(wèn)題

（1）GE100ES軸承內(nèi)徑為φ100mm，按照內(nèi)徑尺寸范圍可選用M8820K-1擺頭磨床加工關(guān)節(jié)軸承GE100ES內(nèi)圈滾道。由于M8820K-1設(shè)備是加工深溝球軸承的內(nèi)滾道的專用設(shè)備，故砂輪修整出的形狀為外凸的圓弧，加工出的套圈內(nèi)滾道為內(nèi)凹的圓弧（如圖3 所示），而加工關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道，需要把砂輪修為內(nèi)凹圓弧的形狀后，再磨削關(guān)節(jié)的內(nèi)滾道，所以直接選取M8820K-1擺頭磨床無(wú)法加工GE100ES 關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道。

圖3 M8820K-1加工深溝球軸承內(nèi)滾道

（2）關(guān)節(jié)軸承GE100ES內(nèi)滾道較寬（70mm），需要砂輪也較寬，但是原有砂輪夾只能夾較窄的砂輪，不能夾此寬度的砂輪。

（3）由于關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道為外球面，深溝球軸承內(nèi)滾道為內(nèi)凹圓弧，故加工向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道時(shí)與加工深溝球軸承內(nèi)滾道工件擺動(dòng)中心不同，加工深溝球軸承內(nèi)滾道時(shí)的擺動(dòng)中心在工件前端（即在砂輪上），如圖 3 所示。而加工向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道時(shí)的擺動(dòng)中心在工件上，即擺動(dòng)中心須向靠近關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈軸線方向移動(dòng)，如圖 4 所示。

圖4 M8820K-1加工向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道

3.1.2 解決方法

3.1.2.1 把砂輪修整為內(nèi)凹圓弧

針對(duì)這一難題，設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)金剛筆架，金剛筆與回轉(zhuǎn)中心距離可調(diào)，即修整圓弧半徑可調(diào)，如圖 5 所示。

圖5 金剛筆修整砂輪示意圖

3.1.2.2 重新設(shè)計(jì)砂輪夾

重新設(shè)計(jì)砂輪夾，使新砂輪夾能夠夾寬砂輪。

3.1.2.3 改變工件擺動(dòng)中心

把絲杠加長(zhǎng)（機(jī)床原有絲杠長(zhǎng)度已不能滿足要求），使工件軸向靠近砂輪軸方向移動(dòng)；在擺動(dòng)中心位置不變的情況下，使擺動(dòng)中心由原來(lái)在工件前端（即在砂輪上）變?yōu)樵诠ぜ希鐖D4所示。由于工件向砂輪方向移動(dòng)，故砂輪需向相同方向移動(dòng)，可通過(guò)重新鉆孔，使砂輪軸向遠(yuǎn)離工件軸線位置移動(dòng)。

3.2 在切入磨床上加工GE100ES 關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道存在的問(wèn)題及解決方法

3.2.1 存在問(wèn)題

采用切入磨床3MZ1320球軸承內(nèi)圈滾道磨床加工GE100ES 關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道和采用擺頭磨床上加工GE100ES關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道存在的問(wèn)題類似，問(wèn)題點(diǎn)為：由于3MZ1320球軸承內(nèi)圈滾道磨床是加工深溝球軸承內(nèi)圈滾道的，深溝球軸承內(nèi)圈滾道為內(nèi)凹圓弧，因此其砂輪修整器修整出的砂輪形狀為外凸圓弧（如圖 6 所示）。由于GE100ES向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道為外凸球面，因此要加工GE100ES關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈滾道，就必須將砂輪修整出內(nèi)凹形狀。

圖6 3MZ1320加工深溝球軸承內(nèi)滾道

3.2.2 解決方法

將砂輪修整出內(nèi)凹形狀的方法：對(duì)3MZ1320磨床的砂輪修整器進(jìn)行改動(dòng)，改變其砂輪修整器的回轉(zhuǎn)中心，使回轉(zhuǎn)中心由原來(lái)在金剛筆尖前端，改為回轉(zhuǎn)中心在金剛筆尖后端，如圖 7 所示。

圖7 3MZ1320加工向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)滾道

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)向心關(guān)節(jié)軸承GE100ES內(nèi)圈磨加工工藝進(jìn)行分析，找出了磨加工過(guò)程存在的工藝難點(diǎn)，并通過(guò)制做手動(dòng)金剛筆架和對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，解決了加工深溝球軸承內(nèi)滾道的專用設(shè)備不能加工向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈滾道的難題，并且節(jié)省了設(shè)備改造資金。成品提交用戶試用后，效果良好，為今后開(kāi)發(fā)類似產(chǎn)品積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。