YRT系列精密轉盤軸承內圈滾道磨削工藝對比分析

寧晉，王玉飛，范雨晴

（1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點試驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039）

高精密轉盤軸承主要用于高精度回轉工作臺、分度頭等，承受軸向載荷、徑向載荷及傾覆力矩［1］。其中YRT系列轉盤軸承是一種可承受聯合載荷的高精度組合軸承，由圓柱滾子軸承和推力滾針軸承組合而成。

1 YRT系列轉盤軸承內圈磨削方法

YRT系列轉盤軸承內圈為L形結構，加工難度較大，精度較難保證。常規磨削內圈滾道的工藝方法有以大外徑為基準磨削、以小外徑為基準磨削和以滾道為基準磨削，如圖1所示。

圖1 YRT系列轉盤軸承內圈的3種磨削工藝方法Fig.1 Three kinds of grinding process methods for inner ring of YRT series slewing Bearing

為了更好地保證YRT系列軸承L形內圈的加工精度，對比分析了上述3種磨削工藝方法對加工各項精度指標的影響，以選擇綜合因素最合理的磨加工工藝方法。

2 磨削方法的對比

2.1 受力分析

支承位置的選擇直接影響磨削時零件的穩定性和是否出現磨削燒傷等。與圖1對應的3種磨削工藝方法的受力分析如圖2所示。圖中，G為軸承自身重力；f為摩擦力；F為支承力；M為力矩；a，b為力臂。

圖2 對應3種不同磨削支承方式下的受力分析Fig.2 The stress analysis of three kinds of different grinding support

受力平衡方程為

2.2 誤差分析

采用無心夾具［2］磨削YRT轉盤軸承內圈時，支外徑磨削的設計基準和加工基準不統一，會產生誤差傳遞，影響成品軸承旋轉精度Ki；支滾道磨削工藝實現了設計基準和加工基準的統一，不會引入新的誤差，減少了不確定性，更有利于保證加工精度［3］。因此，從基準是否重合的角度考慮，支滾道磨削工藝更有優勢。

2.3 工件軸振擺影響

由于機床工件軸不可避免存在一定的振擺，而擺振直接影響磨削工件出現磨削振紋的概率，支承能夠在一定程度上減輕工件軸振擺對磨削工件的影響。不同磨削工藝下支點距離工件軸的遠近直接關系到振擺對磨削工件加工精度的影響程度，支大外徑磨削工藝支點距離工件軸近，振擺影響明顯；支滾道磨削工藝支點距離工件軸稍遠，振擺影響較明顯；支小外徑磨削工藝支點距離工件軸最遠，振擺影響也最小。

2.4 支承材料的影響

支外徑磨削工藝的支承面為非工作面，對支承材料沒有嚴格要求，但在保證外徑、內徑以及滾道的尺寸精度方面合金材料、陶瓷材料更具優勢。以粗磨YRT100內圈為例（無主動測量控制裝置），采用合金材料支承的內圈滾道加工尺寸精度為0.008～0.015 mm，而采用酚醛膠木、聚酰胺（尼龍）支承的內圈滾道加工尺寸精度為0.02～0.04 mm。

支滾道磨削工藝以滾道為工藝基準，因此不能采用合金材料，以避免合金材料磨損后劃傷滾道，只能使用尼龍、膠木或陶瓷作為支承材料。另外，由于內圈滾道結構的特殊性，其中間位置有3個圓周對稱的油孔，支承必須避開油孔，以免經過油孔時產生周期性振動，影響加工質量，因此，支承頭部需要做的非常窄，使得加工時支承的耐磨性非常差，尺寸精度不易控制，且容易斷裂，存在安全隱患。

3 試驗對比

為進一步通過數據驗證3種加工工藝對各項加工精度的影響，選取 YRT100，YRT150，YRT200軸承各60套，每個型號軸承分為3組（各20套），分別以3種加工工藝進行內圈磨削試驗（均以酚醛膠木作為支承材料），終磨后檢驗，統計結果見表1。表中：Ki為內圈滾道與內徑之間的厚度變動量；dimp-dimp′為內圈滾道兩端面平均直徑差；ΔCir為圓度誤差；Sdi為內滾道表面素線對基準端面的傾斜度變動量。

表1 不同工藝下加工精度數據統計Tab.1 Data of machining accuracy under different processing

由表1可知，支外徑磨削的尺寸散差小，支滾道磨削尺寸散差較大。這是由于支滾道時需要把支承頭部加工的非常窄以錯開注油孔位置，支承磨損最嚴重，導致加工尺寸散差大，從而引起內外圈合套難度加大，在大批量加工時若采取內外圈同時裝配合套工藝，合套率低，若采取配磨工藝合套，則效率非常低；在小批量加工時，若把支承材料選為陶瓷，可以保證滾道的尺寸精度，但由于空間所限支承頭部窄，加工一定數量工件后陶瓷也會磨損，因此支滾道磨削工藝一般不適用于大批量加工。

3種磨削工藝對形位精度的影響主要體現在Ki，Sdi以及ΔCir這3個精度指標，并且影響方向基本一致。支小外徑與支滾道磨削工藝對精度的影響沒有明顯的差別。

試驗結果表明，從加工精度角度考慮，支小外徑磨削工藝加工YRT系列軸承內圈最佳。

4 結束語

通過磨削方法的對比和試驗分析，得出YRT系列軸承內圈磨削選擇支小外徑磨削工藝為綜合因素下的最佳方法，該工藝方法已經用于生產中，并取得了很好的實用效果，保證了YRT類精密轉盤軸承的高精度，對其他轉臺類軸承零件加工也具有一定的借鑒意義。