一種軸承套圈磨削加工用彈性浮動支承

張志華，任得余，南建輝

(天馬軸承集團股份有限公司 技術部，杭州 310015)

1 套圈磨削加工用浮動支承

1.1 普通浮動支承

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

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

1—支承座；2—銷釘；3—支承頭

(2)只能使用一個支承頭，與套圈接觸面較小，導致套圈加工精度不高。

1.2 彈性浮動支承

為解決現用浮動支承存在的缺點，設計了彈性浮動支承，其結構如圖2所示。支承結構由支承座、彈性浮動塊銷釘、彈性浮動塊、2個支承頭和2個支承頭銷釘組成。支承座固定在磨床夾具上，支承座與彈性浮動塊通過彈性浮動塊銷釘連接；彈性浮動塊以彈性浮動塊銷釘為中心，相對支承座可以調整一定的旋轉角度。支承頭從上往下放入彈性浮動塊上的支承頭孔，然后通過支承頭銷釘與彈性浮動塊連接；支承頭以支承頭銷釘為中心，相對彈性浮動塊可以調整一定的旋轉角度，支承頭上設有硬質合金塊，并采用銅焊接。彈性浮動塊上的2個支承頭增大了與加工套圈的包絡面；彈性浮動塊上對稱設置有2個缺口，缺口為長方形+圓弧組合，當磨削力過大時，彈性浮動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—彈性浮動塊銷釘；3—彈性浮動塊；4—支承頭；5—支承頭銷釘

2 彈性浮動支承原理

彈性浮動支承利用磨削過程中浮動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引起套圈的磨削變形。套圈磨削時受力[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。采用的浮動支承具有2個支承頭，減少了單個支承的磨損，提高了支承的使用壽命；當套圈的圓度誤差較大時，F磨增大，這時，彈性浮動塊安裝支承頭的部位相對于彈性浮動塊彈性缺口或圓弧產生彈性變形(圖4)，起到彈性緩沖的作用，套圈在磨削過程中不會產生變形。

圖4 套圈磨削過程彈性浮動支承狀態

彈性浮動支承的支承面采用與工件外徑曲率相同的硬質合金材料,使工件在加工時水平方向的支承由原來的4個面接觸變為8個面接觸,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；由于彈性浮動頭可繞軸作一定的回轉,能保證支承與工件之間始終保持良好的接觸,從而獲得了高質量的加工表面，也方便操作人員調整。

3 支承的設計與制造

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

圖5 大圓弧浮動支承塊

4 對比試驗

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，對比采用傳統浮動支承和彈性浮動支承后工件的圓度，結果見表1。

表1 采用不同浮動支承后工件圓度對比 μm

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