圓錐滾子超精機導輥調整檢測裝置的設計

蘇進忠

(北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司，北京 102202)

鐵路貨車用圓錐滾子軸承中，滾子優選使用對數曲線形狀，要求對數曲線滾子在傳統磨加工后增加超精工序。要想得到理想的滾子素線，超精機兩工作導輥的調整精度要求非常高，而兩導輥工作角度很難直接測量，主要是通過經驗進行多次調試得到，這對調整工人的技能要求很高，且費時、費力。

1 滾子超精基本原理

貫穿法超精圓錐滾子如圖1所示。滾子由送料裝置傳送至兩個帶螺旋滾道的超精螺旋導輥上，兩螺旋導輥的滾道工作面與滾子錐面相適應，帶擋邊螺旋導輥推滾子球基面，實現軸向進給，另一個螺旋導輥在對應擋邊位置做成螺旋形空刀槽，以便于高速時對正螺距。當兩螺旋輥同速、同向旋轉時，滾子在螺旋輥錐面和擋邊的聯合驅動下作直線和旋轉運動，同時，油石在一定壓力和往復震蕩條件下實現滾子的超精磨削，如圖2所示。

1—不帶擋邊的超精輥；2—帶擋邊的超精輥；3—滾道；4—擋邊；5—滾子；6—油石

圖2 滾子與油石的接觸狀態示意圖

由于滾子貫穿超精是連續進行的，幾乎不需要輔助時間，能在短時間內獲得高精度和高質量的滾子，適合大批量生產。一般油石壓力P=0.2～0.25 MPa，振幅A=1～4 mm，振頻每分鐘1 500～2 000次，轉速可調。

圓錐滾子超精加工根據滾子素線要求的不同分直進式和斜進式2種[1]，文中僅對對數曲線滾子超精斜進式進行說明。

滾子在兩導輥中的接觸點是能否加工出理想素線的關鍵(圖3)，其中，滾子與導輥的接觸位置在A點和B點之間為最佳狀態，在A，B兩點之間的導輥支撐曲線必須為雙曲線。在現有技術條件下，確立導輥與圓錐滾子之間的相互關系主要考慮以下幾點：

圖3 導輥調整示意圖

(1)圓錐滾子與導輥之間的接觸位置，取決于圓錐滾子的中心；

(2)錐角相同、軸線相同的圓錐滾子可以采用相同角度的導輥進行超精；

(3)圓錐滾子大小端外徑中心對導輥角度的影響相對較小，但滾子錐角增大時，這種影響比較明顯;調整兩導輥中心距離a，當a增大時，將提高圓錐滾子小端中心高度；當a減小時，將提高圓錐滾子大端高度。

2 導輥調整檢測裝置

2.1 結構設計

導輥調整檢測裝置結構如圖4所示。檢測裝置要實現3個方向的運動，即沿著與導輥軸線平行方向的移動、垂直導輥軸線方向的移動和表架的上下移動。表架的上下移動使千分表可以接觸到圓錐滾子；垂直導輥軸線方向的移動可以找到圓錐滾子素線的最高點；沿著與導輥軸線平行方向的移動可以檢測到滾子在任一導輥螺旋槽內的滾子大小端素線最高點的相對高度，該高度值是調整導輥的重要依據。

1—千分表； 2—固定夾；3—調整旋鈕；4—縱向移動桿；5—橫向移動體；6—橫向調整旋鈕；7—支撐平臺；8—導軌壓緊旋鈕;9—導軌;10—導軌支座

2.2 安裝方法

檢測裝置的實際應用如圖5所示。

圖5 檢測裝置實際使用示意圖

(1)沿著與導輥軸線平行方向的移動借助直線導軌完成，直線導軌安裝在導軌架上，導軌架與兩塊磁力表座連接，借助兩塊磁力表座，檢測裝置就可以吸附在機床的導輥架上。

(2)沿著與導輥軸線垂直方向的移動要在直線導軌滑塊上再加一個小托板，依靠調整螺栓使小托板前后移動。

(3)表架的上下移動是在小托板上再安裝一個微調滑板，用一塊微型磁力表座吸附在滑板上，借助調整螺栓實現上下移動。

3 實際使用效果

對數曲線圓錐滾子示意圖如圖6所示，滾子大小端曲率變化，有3個凸度值的要求。以實際加工353130B對數曲線滾子為例，采用MEF-120輪廓儀測量并記錄數據，見表1。

圖6 對數曲線圓錐滾子示意圖

表1 滾子檢測數據

經過一年多的實際使用，設計的導輥調整檢測裝置不僅節約了機床換型調整時間，還保證了加工產品的質量，有效解決了超精機快速調整的難題，使用效果良好。