3MT4300系列圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床隔離盤的設(shè)計(jì)

林炳成

（福建省永安軸承有限責(zé)任公司，福建 永安 366000）

圓錐滾子球基面加工質(zhì)量影響軸承的振動(dòng)、噪聲、溫升、旋轉(zhuǎn)靈活性以及使用壽命等。3MT4300系列圓錐滾子球基面磨床有磁貫穿成形砂輪通過(guò)磨削是一種高效率的磨削圓錐滾子球形基面的方法，屬于“成形-軌跡”法。其中，隔離盤和磁盤均會(huì)對(duì)滾子球基面的加工精度產(chǎn)生影響，隔離盤設(shè)計(jì)制造時(shí)，要注意使圓錐滾子軸心線通過(guò)隔離盤中心，且齒槽的工作面表面質(zhì)量要好。

1 3MT4300系列滾子球基面磨床磨削原理

圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床加工原理［1］如圖1所示。滾子經(jīng)過(guò)送料機(jī)導(dǎo)向沿彈簧軟管進(jìn)入下料嘴，隔離盤每轉(zhuǎn)過(guò)一齒，一粒滾子由送料器送入磁盤錐面（錐面角度與滾子的角度相同）和隔離盤齒形槽中；隨著隔離盤轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子經(jīng)圍板進(jìn)入磨削區(qū)。

圖1 圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床工作原理Fig.1 Working principle of magnetic through grinder for spherical reference surface of tapered roller

磁盤吸附滾子，磁盤轉(zhuǎn)速比隔離盤快，且兩者旋轉(zhuǎn)方向相反，在隔離盤的阻推下，磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)以摩擦力帶動(dòng)滾子作快速旋轉(zhuǎn)。砂輪置于磁盤和隔離盤的側(cè)面，砂輪素線修整成半徑為R的內(nèi)凹圓弧形，其水平徑向內(nèi)的中心與隔離盤的回轉(zhuǎn)中心重合，即滾子球基面的曲率中心。隔離盤與磁盤的回轉(zhuǎn)中心并不重合，而是特意設(shè)計(jì)一個(gè)偏心量，只要偏心方向選擇合適，就可以使磁盤對(duì)滾子的摩擦力在滾子軸向（隔離盤徑向）的分力將滾子推向砂輪，也就是磨削時(shí)的軸向進(jìn)給力。

磨削時(shí)除了砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即切削主運(yùn)動(dòng)外，還有隔離盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和滾子軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滾子自轉(zhuǎn)和砂輪圓弧素線的聯(lián)合作用形成滾子端部球基面，隨著隔離盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，逐步完成球基面的磨削。當(dāng)滾子轉(zhuǎn)到出口處，碰到下料擋板，迫使?jié)L子沿?fù)醢逍泵媛涞浇恿瞎苤校瑵L子加工結(jié)束。

2 隔離盤的設(shè)計(jì)

2.1 RSR＝D w/（2sinβ）時(shí)

RSR為圓錐滾子球基面半徑；Dw為圓錐滾子大端公稱直徑；β為滾子半錐角。

隔離盤設(shè)計(jì)制造時(shí)，齒槽的工作面延長(zhǎng)線要通過(guò)隔離盤的回轉(zhuǎn)中心，使圓錐滾子球基面有磁貫穿成形砂輪貫穿磨削時(shí)，圓錐滾子軸心線通過(guò)隔離盤中心，以符合3MT4300系列磨床的工作原理。隔離盤結(jié)構(gòu)如圖2所示，各參數(shù)確定方法如下［2］。

圖2 隔離盤結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of spacing disk

1）外徑D

式中：D為隔離盤外徑；n為間隙，取0.5～2 mm。為了避免等分齒工作基面磨損后產(chǎn)生臺(tái)階，n值稍大于滾子大端倒角軸向尺寸。

2）等分齒深度H

式中：lw為滾子長(zhǎng)度。

3）等分齒角度α

等分齒角度α必須大于被磨削滾子的圓錐角2β，使?jié)L子在隔離盤中有足夠的間隙，以保證滾子的正常旋轉(zhuǎn)（α與β無(wú)計(jì)算關(guān)系）。

例：32217圓錐滾子的圓錐角2β為4°，大端直徑Dw＝18.233 mm，球基面半徑RSR＝261.221 mm，則RSR0＝Dw/（2sinβ）＝18.233/（2sin 2°）＝261.221，即RSR＝RSR0，則等分齒角度α取為4°30′。

4）厚度B

根據(jù)具體需求，隔離盤厚度有6，8 mm等尺寸。

2.2 RSR≠D w/（2sinβ）時(shí)

為使圓錐滾子球基面有磁貫穿成形磨削時(shí)，圓錐滾子軸心線通過(guò)隔離盤中心，隔離盤設(shè)計(jì)制造時(shí)，齒槽的工作面延長(zhǎng)線與隔離盤的回轉(zhuǎn)中心應(yīng)有一定偏心量e（圖3）。圖中，O1為隔離盤中心。

圖3 齒槽工作面延長(zhǎng)線與隔離盤回轉(zhuǎn)中心的位置Fig.3 Position of extension line on working surface of cogging and center of rotation of spacing disk

1）RSR＜RSR0

e＝O1O2×sinβ＝（RSR0-RSR）sinβ＝［Dw/（2sinβ）-RSR］sinβ，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長(zhǎng)線的下方。

2）RSR＞RSR0

在圓錐滾子軸承設(shè)計(jì)中，一般不采用。同理e＝（RSR-RSR0）sinβ＝［RSR-Dw/（2sinβ）］sinβ，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長(zhǎng)線的上方。

3 應(yīng)用舉例

以33118C圓錐滾子為例，已知：Dw＝15.75 mm，RSR＝249 mm，β＝1°30′，則RSR0＝Dw/（2sinβ）＝15.75/（2sin 1°30′）＝300.84 mm。

由于RSR＜RSR0，因此，設(shè)計(jì)制造33118C圓錐滾子隔離盤時(shí)，齒槽的工作面延長(zhǎng)線與隔離盤的回轉(zhuǎn)中心應(yīng)有一偏心量e，即e＝［RSR0-RSR］sinβ＝［Dw/（2sinβ）-RSR］sinβ＝（300.84-249）sin 1°30′＝1.36 mm，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長(zhǎng)線的下方。