滾子球基面曲率半徑誤差分析

朱戰旗，石永，王濤，王凱歌，何萌

(洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039)

滾子球基面的形狀和質量會對其與內圈大擋邊的接觸、潤滑狀態以及軸承的使用壽命產生影響。圓錐滾子軸承采用球基面滾子和斜擋邊結構，可以改善滾子端面與擋邊的潤滑狀態，便于潤滑油膜的形成，減少滑動摩擦,減小摩擦與溫升，使軸承運轉平穩，提高軸承的承載能力。

1 滾子球基面加工原理

滾子球基面多采用范成法磨削加工，范成法是被加工工件與刀具各自按一定的運動軌跡相對運動并相互擬合的一種加工方法。滾子球基面范成磨削原理如圖1所示。

圖1 滾子球基面范成磨削原理示意圖

磨削時滾子裝在基面套筒內，基面套筒驅動滾子，滾子軸線與砂輪軸線在同一平面相交，并各自圍繞自身的軸線旋轉，通過砂輪進給磨削產生滾子球基面。范成法磨削過程中砂輪不斷進給，工件逐漸成形，砂輪依靠與工件的摩擦實現自銳，無需修整。

2 誤差分析

滾子球基面曲率半徑SR為

SR=R/sinα，

(1)

式中：R為筒形砂輪的平均半徑；α為筒形砂輪軸線與滾子軸線的夾角(即砂輪回轉角)。滾子球基面曲率半徑與砂輪回轉角和砂輪半徑密切相關。引起滾子球基面曲率半徑加工誤差的主要影響因素有3種。

2.1 位置誤差

基面套筒磨損將引起滾子橫向位移，導致滾子軸線與砂輪軸線不在同一平面內相交，使滾子球基面加工質量難以保證。因此，要避免選用筒壁有磨損的基面套筒。

2.2 砂輪誤差

砂輪由磨料和結合劑混合燒制而成，顆粒狀磨粒的存在會使砂輪尺寸存在一定的加工誤差，從而使滾子球基面曲率半徑產生誤差。

2.3 調整誤差

在滾子球基面磨加工中，當砂輪確定后，滾子球基面的曲率半徑由砂輪回轉角α控制。現有的圓錐滾子球基面磨床3M4372的砂輪角度調整依靠齒條完成，很難精確地調整回轉角α，這將直接導致加工的滾子球基面曲率半徑存在誤差。

3 實例分析

以某型滾子為例，對比分析R，α對滾子球基面曲率半徑的影響。工藝要求滾子球基面曲率半徑為(1 238±30) mm，砂輪回轉角為6°23′，選用砂輪半徑為137.5 mm。由(1)式可以得出砂輪回轉角和砂輪半徑的誤差對滾子球基面曲率半徑的影響，見表1。

表1 滾子球基面曲率誤差對比

(1)當砂輪回轉角確定時(α=6°23′)，砂輪半徑誤差對滾子球基面曲率半徑SR的影響如圖2所示。

圖2 SR-R曲線

分析SR-R曲線可知：由砂輪半徑誤差引起的滾子球基面曲率半徑的變化相對較小，即使選用的砂輪半徑制造誤差為±2 mm，滾子球基面曲率半徑仍在工藝允許范圍內。而實際加工中使用的筒形砂輪，半徑制造誤差均在±1 mm內，因此，由砂輪半徑制造誤差引起的滾子球基面曲率半徑加工誤差可以忽略。

(2)當砂輪半徑確定時(R=137.5 mm)，砂輪回轉角誤差對滾子球基面曲率半徑的影響如圖3所示。

圖3 SR-α曲線

分析SR-α曲線可知：砂輪回轉角的微小變化會引起滾子球基面曲率半徑的很大變化。由于現有設備的砂輪角度調整精度不高，砂輪回轉角的調整誤差較大，因此，實際加工中砂輪回轉角的調整誤差是導致滾子球基面曲率半徑產生加工誤差的主要原因。

4 結束語

綜上分析，實際加工中滾子球基面曲率半徑的誤差主要是由砂輪回轉角調整誤差造成的。因此，可以通過改進砂輪回轉角調整器，如加裝光柵角度顯示裝置等，盡量減小砂輪回轉角的調整誤差，以保證滾子球基面曲率半徑的加工精度。