特大型圓柱滾子端面精密磨削方法改進

馮振，劉巖，閆根才，劉高杰，楊凱文

（1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039）

特大型圓柱滾子軸承滾子與套圈擋邊在運動初期存在相當大比例的滑動［1］，滾子端部對軸線的軸向跳動SDw過大，對于高速軸承在工作初期易造成擋邊急劇磨損，軸承使用壽命大幅降低［2］。試驗表明，滾子端面質量（滾子端部對軸線的軸向跳動、端面粗糙度、兩端面平行度等）直接影響滾子的運動平穩性，并且圓柱滾子端面是滾子磨削的主要定位基準面，其加工精度直接影響后工序的磨削質量［3］。因此，特大型圓柱滾子端面精密磨削方法至關重要。

1 現加工工藝及特點

國內中小型圓柱滾子端面磨削多采用雙端面磨床，由于送料盤直徑大、厚度薄等原因，雙端面磨床不適宜特大尺寸滾子的加工［4］。

目前大尺寸圓柱滾子端面常用的加工工藝為：磨定位面→磨端面1→磨端面2。磨定位面是將圓柱滾子放置到V形支承塊上，手工旋轉滾子，用砂輪平面對滾子端面進行磨削，如圖1a所示。然后將一定數量的圓柱滾子放置到臥式磨床的磁盤上，吸住滾子端面2進行定位，砂輪對端面1進行磨削［5］，同理磨端面2，如圖1b所示。其特點是方法簡單、設備通用性好，但是多粒滾子同時磨削，在磨削過程中無法使工件準確、穩定地定位，從而造成滾子長度尺寸散差大，且加工出的滾子SDw值僅能達到15μm，端面粗糙度Ra僅能達到0.4μm，已經不能滿足高精度、高轉速大型軸承用滾子的技術要求。

圖1 改進前滾子端面磨削加工原理簡圖Fig.1 Principle diagram of roller end face grinding

2 改進后的加工方法

某大型數控車床主軸用圓柱滾子軸承滾子直徑為90 mm，長度為130 mm，要求滾子基準端部對軸線的軸向跳動SDw為5μm，端面粗糙度Ra為0.16μm。目前的加工方式已不能滿足此產品的使用要求，根據目前現有設備情況，通過在原工藝過程后增加精磨雙端面工序，解決滾子雙端面加工精度問題。

精磨雙端面方法如圖2所示，利用磁極將單粒圓柱滾子的一端面緊密吸附，滾子的滾動面定位在機床的電磁無心定位機構上，滾子中心線與砂輪回轉中心線平行，并各自圍繞中心線旋轉，將砂輪修整成端部較尖的錐形并安裝在磨頭軸上，通過裝有砂輪的磨頭軸軸向運動進行磨削。

圖2 精磨雙端面加工原理簡圖Fig.2 Principle diagram of roller double-end faces precision grinding

精磨雙端面方法的特點為：

1）滾子定位穩定、精確，加工時滾子運轉平穩。

2）通過調整限位機構位置準確地調整磨削進給量，進刀位置易于控制。

3）砂輪修整成端部較尖的錐形，磨削過程平穩銳利，有效避免了滾子端面磨削過程中的燒傷等問題。

3 檢測數據對比

對M210B磨床進行改造，采用改進后的方法精磨滾子（φ90 mm×130 mm）端面，加工后滾子端面精度與使用傳統方法加工的檢測數據見表1。

表1 改進前、后滾子端面磨削檢測數據Tab.1 Detection data of end face roller grinding before and after improvement μm

由表1數據可知，采用改進后方法加工的滾子，滾子長度尺寸散差、兩端面平行度、平面度均可控制在較低的范圍內，且SDw值可以控制在5 μm以下，表面粗糙度Ra達到0.16μm，滾子端面精度大幅提高，滿足了技術要求。

4 結束語

在特大型圓柱滾子原端面加工方法的基礎上增加精磨兩端面工序，通過對現有設備進行工裝改進，使滾子的定位穩定精確、運轉平穩，砂輪修整便利、進刀容易控制，加工后滾子端面各項精度滿足了使用要求。此方法適用于高精度、小批量特大尺寸滾子的生產加工。