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        C650車床磨削大尺寸外球面軸承外圈的分析

        2012-07-21 01:39:58馬萍羅一元
        軸承 2012年10期
        關鍵詞:拖板刀架球面

        馬萍,羅一元

        (1.甘肅海林中科科技股份有限公司,甘肅 天水 741018;2.天水生產(chǎn)力促進中心,甘肅 天水 741000)

        1 可行性分析

        某型非標外球面雙列圓柱滾子軸承的內(nèi)圈、滾子、外圈端面、滾道在現(xiàn)有設備上均可順利加工,但外圈外球面在現(xiàn)有設備上無法磨削。外圈尺寸結構如圖1所示,外球面精度要求為:對稱度0.025 mm,表面粗糙度0.4 μm。由于零件外形尺寸較大,公司現(xiàn)有設備只有C650車床可對該零件進行徑向裝夾,若在C650上對外球面進行最終硬車加工,無法滿足外球面的尺寸精度要求。根據(jù)球面軌跡范成磨削原理[1],擬在刀架上安裝磨削機構,使砂輪軸與工件軸相互垂直,各自繞軸線旋轉,當砂輪沿其軸線進給時,回轉工件與旋轉砂輪接觸磨削,形成球面軌跡,磨加工出符合工藝要求的球面。

        2 磨削裝置結構

        磨削裝置結構如圖2所示[2],由砂輪、砂輪軸、皮帶輪、電動機和底座等組成。根據(jù)機床結構特點,拆除C650拖板上的刀架部分,利用現(xiàn)有的T形槽,將整套磨削裝置固定在刀架上,通過墊塊調(diào)整底座高度,使砂輪軸中心與工件軸中心等高,由電動機通過皮帶傳動帶動砂輪軸轉動,砂輪沿其軸線做進給運動對工件進行磨削。工件以內(nèi)徑和端面定位,對工件外球面進行磨削,加工后保證球面對稱度和端面跳動均小于0.025 mm。

        圖1 外球面外圈結構圖

        3 砂輪的選擇[3]

        軸承外圈材料為GCr15SiMn鋼,硬度為58~62HRC;磨削時要求砂輪有較好的自銳性。(1)砂輪磨料選為棕剛玉,棕鋼玉硬度高、韌性好,能承受較大磨削壓力。(2)選擇樹脂結合劑,其彈性好、強度高、耐沖擊、自銳性好,磨削效率高,磨削時磨粒能退讓,可避免磨削用量大、摩擦發(fā)熱而使工件表面燒傷。(3)砂輪硬度對磨削效率和加工表面的質(zhì)量有較大影響,若砂輪太硬,磨粒鈍化后不能及時脫落,會使砂輪表面上磨料間的空隙被磨屑堵塞,造成磨削力和磨削熱顯著增加,使工件表面變形甚至燒傷,表面粗糙度值顯著增大;若砂輪太軟,磨粒尚未鈍化就過早脫落,會使損耗過快,砂輪很快失去正確的外部形狀,工件的精度難于控制。因此,根據(jù)工件材質(zhì)選用3級軟砂輪。(4)樹脂結合劑砂輪磨削時安全線速度≤40 m/s,要注意充分冷卻,防止產(chǎn)生燒傷、裂紋。最終選用杯形砂輪,其型號為: B250×100×150 A46J5B40。

        1—床頭箱;2—機床卡盤;3—工件;4—砂輪;5—凸緣1;6—凸緣2;7—砂輪主軸;8—軸套;9—砂輪軸座;10—底座;11—砂輪軸皮帶輪;12—三角皮帶;13—砂輪電動機皮帶輪;14—電動機;15—機床拖板;16—機床導軌;17—壓緊裝置

        4 球面對稱度調(diào)整及檢測

        實際加工時要不斷調(diào)整球面對稱度,水平面內(nèi)砂輪軸線與零件寬度對稱軸線重合的調(diào)整,是在加工過程中不斷移動砂輪頭架,使球心落在外圈寬度中心面上;垂直面內(nèi)砂輪軸線與工件軸線等高的對稱度調(diào)整,是在車床主軸中心高一定的情況下,通過尺寸鏈計算出拖板的高度及磨架機構中砂輪的中心高,再通過調(diào)整墊塊來滿足要求。工件表面磨痕由初始的不對稱單面圓弧狀刀紋通過反復調(diào)整砂輪中心使其逐步重合,最終形成均勻的網(wǎng)狀刀紋。

        通過多次實際測量計算,總結得出Δ≈4X(圖3),Δ為球面中心偏移量,X為垂直方向尺寸變動量。磨削時通過比例關系控制拖板手輪的縱向移動量及砂輪的橫向進給,簡化調(diào)整過程,提高工作效率,磨削出符合技術要求的外球面。

        設計的專用外球面對稱度檢測儀器如圖4所示,其利用百分表即可檢測出球面的對稱度是否滿足要求。

        圖3 簡化調(diào)整過程示意圖

        1—測量支架;2—頂桿;3—工件;4—百分表

        5 結束語

        通過對C650刀架部分的改造,基于球面軌跡范成磨削原理,實現(xiàn)了對大尺寸外球面軸承外圈的加工,滿足了外球面的技術要求。根據(jù)磨痕刀紋的判別,通過比例關系控制拖板手輪的縱向移動量及砂輪的橫向進給,保證了外球面對稱度滿足技術要求,提高了加工效率。

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