殷 旭

河海大學常州校區(qū)機械工程及自動化專業(yè)，江蘇常州 213022

軸類零件表面凸度成型工藝研究

殷 旭

河海大學常州校區(qū)機械工程及自動化專業(yè)，江蘇常州 213022

隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，軸類零件作為旋轉(zhuǎn)類支撐件在各大領域得到了非常廣泛的運用，其使用壽命也越來越受到社會各界的普遍關注。提高軸類零件使用壽命，除了結構設計合理、保證加工精度、選擇有效配合之外，其表面形狀也有著極大的影響。本文結合自身社會經(jīng)驗，圍繞軸類零件使用壽命，就軸類零件表面形狀改進及其表面凸度成型加工工藝作一簡述。

零件使用壽命；凸度；軸承斷裂；斜面靠模

1 問題由來

軸類零件的主要作用是傳遞扭矩（圖1A）、支撐運動（圖1B）或是兩種功用的集成。生產(chǎn)實踐中，經(jīng)常反映支撐運動的軸頸部分極易產(chǎn)生斷裂，盡管采取了降溫保證配合間隙、潤滑減少相互摩擦等方法，效果也不理想，既影響設備使用，又增加生產(chǎn)成本。通過分析我們發(fā)現(xiàn)，由于支撐運動的軸頸與其配合件之間不僅存在著相對運動，而且承受著巨大的支撐力作用，如果軸類零件的表面形狀不好（圖2D），其受力就很不均勻，很容易產(chǎn)生巨大的應力集中點，從而導致支撐軸斷裂。對比試驗研究表明，改進軸頸表面形狀，使其擁有一定的均勻凸度（圖2E）能極大地提高軸類零件的使用壽命。

圖1 軸類零件的功用

圖2 不同軸頸表面形狀

2 結構設計

為了保證軸類零件的加工精度，最后一道加工工藝都是磨削，要改進軸頸表面形狀并使其擁有一定的凸度，就不能采用外圓磨床常用的往復式磨削工藝，須使用切入式成型磨削工藝。一是采用磨削中心（圖3a）。通過修正頭的前后、左右兩軸聯(lián)動，使砂輪表面形成凹型曲面，但大部分企業(yè)沒有這種設備，也不可能為了維修而購買；二是采用模板仿形（圖3b）。通過設計符合要求的凸形靠模，使修正頭實現(xiàn)仿形移動，但不同零件尺寸須配備不同模板，成本較高；三是設計斜面靠模（圖3c）。通過對修正頭運動結構的適當改進，使其在左右移動的同時，緊貼下方的直線斜面上下擺動，修正頭的斜向直線移動與砂輪表面的回轉(zhuǎn)運動即構成了單葉回轉(zhuǎn)雙曲面，這種方式只要調(diào)整斜面角度，就能夠滿足任何零件尺寸的表面凸度要求，簡單易行、方便適用。

圖3 砂輪修正的結構設計

3 理論分析

從解析幾何中我們知道，單葉回轉(zhuǎn)雙曲面是一個直紋曲面，即是由一條動直線繞與該直線相交叉的軸線回轉(zhuǎn)而成，如圖所示。

動直線的參數(shù)方程為：

由此推理，若使砂輪修整器的移動軌跡與砂輪軸線成一適當角度α，其軌跡看作為動直線，那么砂輪的回轉(zhuǎn)運動即構成動直線繞砂輪軸線的回轉(zhuǎn)，在砂輪表面就形成了單葉回轉(zhuǎn)雙曲面。砂輪的軸心線在Y軸上，砂輪中間截面在XOZ平面上，直線A-A’為砂輪修整器金剛筆尖的移動軌跡，與X軸相交，平行于YOZ平面，且與XOY平面成交角α，α為砂輪修整器的筆尖移動升角，則單葉雙曲面砂輪的修正方式由此可得。

4 應用結果

3MB2332軸承套圈滾道磨床應用該修整器修整砂輪，磨削圓柱軸承和圓錐軸承套圈滾道，滾道凸度完全達到技術要求，且相當穩(wěn)定。

以42726QT/01外圈滾道磨削為例，根據(jù)套圈規(guī)格，選用砂輪規(guī)格125×49×50mm，新砂輪線速度為50m/s，砂輪最大利用率為20%，則最小砂輪直徑Dmin為100mm，砂輪寬度B為49mm。查滾動軸承零件圓柱滾子軸承套圈公差標準，則規(guī)格外圈滾動直線度Le為5μm，即Lmax=5。由此可得傾斜角為1°39’，由此數(shù)值進行調(diào)整即可保證砂輪從外徑125mm耗至100mm的范圍內(nèi)，磨削的該套圈滾道凸度全部合格，所以應用結果證明該方法簡單有效。

5 結論

通過該砂輪修整器的實際應用，解決了目前超精不能保證滾道凸度，磨削又缺少合適機床的矛盾，滿足了用戶要求，并可推廣應用于現(xiàn)有滾道磨床的自我改造或改裝，以達到更加好的制造效果。

TH13

A

1674-6708（2010）24-0073-01