多溝金剛石滾輪設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馮新寬，林繼龍，林繼泉，許琴芳

(1.山東藍(lán)宇精密軸承制造有限公司，山東 臨清 252664；2.蘇州工業(yè)園區(qū)廣達(dá)精密工具有限公司，江蘇 蘇州 215021)

1 原金剛石滾輪使用情況

雙列角接觸球軸承和雙列深溝球軸承內(nèi)、外圈溝道的精度直接影響裝配質(zhì)量，繼而影響產(chǎn)品的接觸角和振動(dòng)值。而兩溝道精度指標(biāo)主要有溝心距、溝曲率、溝底直徑圓度、兩溝底直徑相互差、兩溝道徑向跳動(dòng)和溝道表面粗糙度，一般工藝要求溝心距的偏差≤±0.005 mm，兩溝曲率偏差≤±0.006 mm，兩溝底直徑相互差≤0.003 mm，兩溝道徑向跳動(dòng)≤0.003 mm，兩溝曲率素線輪廓度≤0.003 mm，溝道表面粗糙度≤0.2 μm。而在磨削3056和4000系列中小型軸承套圈雙溝道時(shí)，修整砂輪的金剛石滾輪大多為如圖1所示的雙溝金剛石滾輪，要求金剛石滾輪的溝心距偏差≤±0.003 mm，兩溝曲率偏差≤±0.005 mm，兩溝底直徑相互差≤0.002 mm，兩溝道徑向跳動(dòng)≤0.002 mm，兩溝道曲率素線輪廓度≤0.002 mm，溝道表面粗糙度≤0.4 μm。同時(shí)還要求滾輪自身精度符合圖1的技術(shù)指標(biāo)。雖然采用此金剛石滾輪修整的砂輪磨削的套圈雙溝道各項(xiàng)精度均能達(dá)到工藝要求，生產(chǎn)效率也高，但是每個(gè)該結(jié)構(gòu)的金剛石滾輪只能用于單一品種產(chǎn)品砂輪的修整，使用成本較高，無(wú)法適應(yīng)小批量、多品種的雙溝道磨削砂輪的修整。

圖1 雙溝金剛石滾輪示意圖

2 多溝金剛石滾輪的設(shè)計(jì)

為開發(fā)3800，3900和3000系列新產(chǎn)品，考慮到此系列產(chǎn)品壁薄和寬度窄的特點(diǎn)，依據(jù)ZYB3—1989和ZYB28—1998設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝實(shí)現(xiàn)方法中，內(nèi)、外圈兩溝道須采用金剛石滾輪修整砂輪一次成形磨削才能達(dá)到工藝要求，但由于此系列產(chǎn)品套圈溝心距和溝曲率均較小，結(jié)合車間現(xiàn)有金剛石滾輪的實(shí)際安裝空間，設(shè)計(jì)出了能修整多尺寸規(guī)格砂輪的低成本、高精度多溝金剛石滾輪，其結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)精度指標(biāo)如圖2所示，其外形尺寸與原金剛石滾輪相同。該多溝道金剛石滾輪的技術(shù)要求為：(1)各區(qū)溝心距偏差為±0.003 mm， 各區(qū)溝曲率偏差為±0.005 mm；(2)同曲率兩溝道單一平面平均直徑差Dimp1-Dimp2≤0.002 mm;(3)同曲率兩溝道平均半徑差Rimp1-Rimp2≤0.002 mm;(4)同曲率兩溝底直徑對(duì)軸線的跳動(dòng)≤0.002 mm;(5)各區(qū)溝曲率素線輪廓度≤0.002 mm；(6)各區(qū)溝曲率表面粗糙度≤0.4 μm。

圖2 多溝金剛石滾輪示意圖

多溝金剛石滾輪采用濃度為100%、粒度為140/170的天然金剛石，并采用金屬結(jié)合劑，表面金剛石分布應(yīng)均勻，金剛石與不銹鋼基體結(jié)合應(yīng)緊密、牢固，不得松動(dòng)，再經(jīng)燒結(jié)后磨削修整制成。

磨削3800，3900，3000和4200系列內(nèi)圈溝道用多溝金剛石滾輪溝心距、溝曲率大小及分布情況如圖3所示。滾輪外表面設(shè)計(jì)了10條圓弧溝，相鄰兩溝形的大小、深淺相同，共5個(gè)工作區(qū)位，從小到大依次編號(hào)。1區(qū)適合3800～3803內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；2區(qū)適合3804～3810，3900～3903內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；3區(qū)適合3811～3812，3000～3003內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；4區(qū)適合3814～3816，3904～3906，4200～4202內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；5區(qū)適合390/32，3907～3908，3813內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整。

圖3 10溝金剛石滾輪的外徑面分布情況示意圖

使用時(shí)根據(jù)被加工套圈溝道工藝要求，選用金剛石滾輪的合適溝道，當(dāng)選用1～3區(qū)滾輪溝道時(shí)，基準(zhǔn)面(圖2)正對(duì)機(jī)床磁極安裝滾輪軸；當(dāng)選用4，5區(qū)溝道時(shí)，將滾輪反向非基準(zhǔn)面正對(duì)機(jī)床磁極安裝滾輪軸。安裝滾輪時(shí)應(yīng)用85 ℃左右的熱水浸泡滾輪使內(nèi)孔脹大，以便于安裝。滾輪安裝進(jìn)滾輪軸后須擰緊背帽，再通過(guò)調(diào)整滾輪座軸向位置使選中滾輪的兩溝道正對(duì)砂輪，再擰緊固定滾輪座鎖緊螺釘。修整砂輪時(shí)，滾輪線速度大約為被修整砂輪線速度的0.40～0.65倍,滾輪切入量以砂輪每轉(zhuǎn)切入0.5～1 μm 為宜,每次修整砂輪的總量應(yīng)為0.02～0.04 mm，光磨時(shí)間盡量短。修整砂輪時(shí)必須遵守工作程序：快進(jìn)(不能接觸砂輪) →慢進(jìn)(按需要的切入速度進(jìn)給) →光磨→退出。不得錯(cuò)步，否則滾輪壽命難以保證。修整好砂輪后，可直接切入磨削套圈溝道。

3 多溝金剛石滾輪的應(yīng)用實(shí)例

多溝金剛石滾輪與雙溝道磨削砂輪以及3811～3812，3000～3003內(nèi)圈雙溝道磨削工作區(qū)位剖面如圖4所示。調(diào)整砂輪至滾輪第3工作區(qū)位。

1—金剛石滾輪；2—砂輪；3—內(nèi)圈；4—磁極(端面支承)

安裝使用后磨削3811～3812內(nèi)圈和3000～3003內(nèi)圈的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 軸承內(nèi)圈溝道的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)

多溝金剛石滾輪其余各區(qū)位修整砂輪后磨削內(nèi)圈的各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)方法和使用量具與表1相同，各項(xiàng)精度指標(biāo)均達(dá)到使用要求。多溝金剛石滾輪各區(qū)修整砂輪后磨削溝道的圓度、表面粗糙度檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 溝道圓度、表面粗糙度檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)2年多生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，在3800，3900，3000系列雙列角接觸球軸承雙溝道內(nèi)、外圈磨削時(shí)使用多溝金剛石滾輪修整砂輪，效果較好。隨后又推廣到4000和5000系列產(chǎn)品雙溝道磨削砂輪的修整中，分別設(shè)計(jì)制作了4溝金剛石滾輪和6溝金剛石滾輪，都取得了滿意的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，多溝金剛石滾輪適合小批量、多品種的雙溝道產(chǎn)品的生產(chǎn)，1個(gè)金剛石滾輪可修整多個(gè)尺寸規(guī)格的雙溝道磨削砂輪，特別適用于溝曲率≤8 mm、溝間距≤16 mm的雙列球軸承套圈雙溝道磨削砂輪的修整。