一種軸承套圈磨削加工用彈性浮動(dòng)支承

張志華，任得余，南建輝

(天馬軸承集團(tuán)股份有限公司 技術(shù)部，杭州 310015)

1 套圈磨削加工用浮動(dòng)支承

1.1 普通浮動(dòng)支承

軸承套圈外圓或內(nèi)溝(滾道)磨加工(非貫穿無心磨)中，目前多采用普通浮動(dòng)支承來承受套圈在磨加工中所受的徑向力，浮動(dòng)支承結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，支承座與支承頭通過銷釘連接。該浮動(dòng)支承結(jié)構(gòu)簡單，但存在以下缺點(diǎn)：

(1)當(dāng)磨削力過大或套圈原始圓度誤差較大時(shí)，磨加工中非常容易發(fā)生套圈變形，套圈原始形變修正能力差。

1—支承座；2—銷釘；3—支承頭

(2)只能使用一個(gè)支承頭，與套圈接觸面較小，導(dǎo)致套圈加工精度不高。

1.2 彈性浮動(dòng)支承

為解決現(xiàn)用浮動(dòng)支承存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了彈性浮動(dòng)支承，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。支承結(jié)構(gòu)由支承座、彈性浮動(dòng)塊銷釘、彈性浮動(dòng)塊、2個(gè)支承頭和2個(gè)支承頭銷釘組成。支承座固定在磨床夾具上，支承座與彈性浮動(dòng)塊通過彈性浮動(dòng)塊銷釘連接；彈性浮動(dòng)塊以彈性浮動(dòng)塊銷釘為中心，相對支承座可以調(diào)整一定的旋轉(zhuǎn)角度。支承頭從上往下放入彈性浮動(dòng)塊上的支承頭孔，然后通過支承頭銷釘與彈性浮動(dòng)塊連接；支承頭以支承頭銷釘為中心，相對彈性浮動(dòng)塊可以調(diào)整一定的旋轉(zhuǎn)角度，支承頭上設(shè)有硬質(zhì)合金塊，并采用銅焊接。彈性浮動(dòng)塊上的2個(gè)支承頭增大了與加工套圈的包絡(luò)面；彈性浮動(dòng)塊上對稱設(shè)置有2個(gè)缺口，缺口為長方形+圓弧組合，當(dāng)磨削力過大時(shí)，彈性浮動(dòng)塊中的缺口可增加彈性，起一定的緩沖作用，可提高工件的加工精度。

1—支承座；2—彈性浮動(dòng)塊銷釘；3—彈性浮動(dòng)塊；4—支承頭；5—支承頭銷釘

2 彈性浮動(dòng)支承原理

彈性浮動(dòng)支承利用磨削過程中浮動(dòng)支承具有的彈性緩沖作用，減少磨削過程中套圈的彈性變形，避免套圈毛坯圓度誤差較大時(shí)引起套圈的磨削變形。套圈磨削時(shí)受力[1]情況如圖3所示，所受徑向力(不考慮套圈偏心引起的力)為

圖3 套圈磨削受力示意圖

G=F左cosα+F右cosβ，

(1)

F磨=F左sinα-F右sinβ，

(2)

套圈磨削過程中，假定F磨不變，套圈重力基本保持不變。采用的浮動(dòng)支承具有2個(gè)支承頭，減少了單個(gè)支承的磨損，提高了支承的使用壽命；當(dāng)套圈的圓度誤差較大時(shí)，F(xiàn)磨增大，這時(shí)，彈性浮動(dòng)塊安裝支承頭的部位相對于彈性浮動(dòng)塊彈性缺口或圓弧產(chǎn)生彈性變形(圖4)，起到彈性緩沖的作用，套圈在磨削過程中不會產(chǎn)生變形。

圖4 套圈磨削過程彈性浮動(dòng)支承狀態(tài)

彈性浮動(dòng)支承的支承面采用與工件外徑曲率相同的硬質(zhì)合金材料,使工件在加工時(shí)水平方向的支承由原來的4個(gè)面接觸變?yōu)?個(gè)面接觸,有效地增加了套圈的接觸面積,并且消除了由于支承引起的工件表面波紋；由于彈性浮動(dòng)頭可繞軸作一定的回轉(zhuǎn),能保證支承與工件之間始終保持良好的接觸,從而獲得了高質(zhì)量的加工表面，也方便操作人員調(diào)整。

3 支承的設(shè)計(jì)與制造

除彈性浮動(dòng)支承塊外，其余部件均與現(xiàn)用支承相同，彈性浮動(dòng)支承塊材料采用65Mn，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,彈性缺口的深度由加工套圈的大小和磨削力決定。對薄系列產(chǎn)品可采用以大圓弧代替彈性缺口(圖5)。

圖5 大圓弧浮動(dòng)支承塊

4 對比試驗(yàn)

在3MZ2150外圓磨床上磨削N1036外圈外徑面，在支承位置角、偏心量和磨削速度不變的情況下各加工5件工件，對比采用傳統(tǒng)浮動(dòng)支承和彈性浮動(dòng)支承后工件的圓度，結(jié)果見表1。

表1 采用不同浮動(dòng)支承后工件圓度對比 μm

由表1可以看出，在同等條件下，彈性浮動(dòng)支承能有效改善工件圓度，特別是對重系列和薄系列產(chǎn)品效果更加明顯。