蘇進(jìn)忠

(北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司，北京 102202)

鐵路貨車用圓錐滾子軸承中，滾子優(yōu)選使用對(duì)數(shù)曲線形狀，要求對(duì)數(shù)曲線滾子在傳統(tǒng)磨加工后增加超精工序。要想得到理想的滾子素線，超精機(jī)兩工作導(dǎo)輥的調(diào)整精度要求非常高，而兩導(dǎo)輥工作角度很難直接測(cè)量，主要是通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行多次調(diào)試得到，這對(duì)調(diào)整工人的技能要求很高，且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。

1 滾子超精基本原理

貫穿法超精圓錐滾子如圖1所示。滾子由送料裝置傳送至兩個(gè)帶螺旋滾道的超精螺旋導(dǎo)輥上，兩螺旋導(dǎo)輥的滾道工作面與滾子錐面相適應(yīng)，帶擋邊螺旋導(dǎo)輥推滾子球基面，實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給，另一個(gè)螺旋導(dǎo)輥在對(duì)應(yīng)擋邊位置做成螺旋形空刀槽，以便于高速時(shí)對(duì)正螺距。當(dāng)兩螺旋輥同速、同向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾子在螺旋輥錐面和擋邊的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下作直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，油石在一定壓力和往復(fù)震蕩條件下實(shí)現(xiàn)滾子的超精磨削，如圖2所示。

1—不帶擋邊的超精輥；2—帶擋邊的超精輥；3—滾道；4—擋邊；5—滾子；6—油石

圖2 滾子與油石的接觸狀態(tài)示意圖

由于滾子貫穿超精是連續(xù)進(jìn)行的，幾乎不需要輔助時(shí)間，能在短時(shí)間內(nèi)獲得高精度和高質(zhì)量的滾子，適合大批量生產(chǎn)。一般油石壓力P=0.2～0.25 MPa，振幅A=1～4 mm，振頻每分鐘1 500～2 000次，轉(zhuǎn)速可調(diào)。

圓錐滾子超精加工根據(jù)滾子素線要求的不同分直進(jìn)式和斜進(jìn)式2種[1]，文中僅對(duì)對(duì)數(shù)曲線滾子超精斜進(jìn)式進(jìn)行說明。

滾子在兩導(dǎo)輥中的接觸點(diǎn)是能否加工出理想素線的關(guān)鍵(圖3)，其中，滾子與導(dǎo)輥的接觸位置在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間為最佳狀態(tài)，在A，B兩點(diǎn)之間的導(dǎo)輥支撐曲線必須為雙曲線。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，確立導(dǎo)輥與圓錐滾子之間的相互關(guān)系主要考慮以下幾點(diǎn)：

圖3 導(dǎo)輥調(diào)整示意圖

(1)圓錐滾子與導(dǎo)輥之間的接觸位置，取決于圓錐滾子的中心；

(2)錐角相同、軸線相同的圓錐滾子可以采用相同角度的導(dǎo)輥進(jìn)行超精；

(3)圓錐滾子大小端外徑中心對(duì)導(dǎo)輥角度的影響相對(duì)較小，但滾子錐角增大時(shí)，這種影響比較明顯;調(diào)整兩導(dǎo)輥中心距離a，當(dāng)a增大時(shí)，將提高圓錐滾子小端中心高度；當(dāng)a減小時(shí)，將提高圓錐滾子大端高度。

2 導(dǎo)輥調(diào)整檢測(cè)裝置

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)輥調(diào)整檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。檢測(cè)裝置要實(shí)現(xiàn)3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，即沿著與導(dǎo)輥軸線平行方向的移動(dòng)、垂直導(dǎo)輥軸線方向的移動(dòng)和表架的上下移動(dòng)。表架的上下移動(dòng)使千分表可以接觸到圓錐滾子；垂直導(dǎo)輥軸線方向的移動(dòng)可以找到圓錐滾子素線的最高點(diǎn)；沿著與導(dǎo)輥軸線平行方向的移動(dòng)可以檢測(cè)到滾子在任一導(dǎo)輥螺旋槽內(nèi)的滾子大小端素線最高點(diǎn)的相對(duì)高度，該高度值是調(diào)整導(dǎo)輥的重要依據(jù)。

1—千分表； 2—固定夾；3—調(diào)整旋鈕；4—縱向移動(dòng)桿；5—橫向移動(dòng)體；6—橫向調(diào)整旋鈕；7—支撐平臺(tái)；8—導(dǎo)軌壓緊旋鈕;9—導(dǎo)軌;10—導(dǎo)軌支座

2.2 安裝方法

檢測(cè)裝置的實(shí)際應(yīng)用如圖5所示。

圖5 檢測(cè)裝置實(shí)際使用示意圖

(1)沿著與導(dǎo)輥軸線平行方向的移動(dòng)借助直線導(dǎo)軌完成，直線導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架與兩塊磁力表座連接，借助兩塊磁力表座，檢測(cè)裝置就可以吸附在機(jī)床的導(dǎo)輥架上。

(2)沿著與導(dǎo)輥軸線垂直方向的移動(dòng)要在直線導(dǎo)軌滑塊上再加一個(gè)小托板，依靠調(diào)整螺栓使小托板前后移動(dòng)。

(3)表架的上下移動(dòng)是在小托板上再安裝一個(gè)微調(diào)滑板，用一塊微型磁力表座吸附在滑板上，借助調(diào)整螺栓實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。

3 實(shí)際使用效果

對(duì)數(shù)曲線圓錐滾子示意圖如圖6所示，滾子大小端曲率變化，有3個(gè)凸度值的要求。以實(shí)際加工353130B對(duì)數(shù)曲線滾子為例，采用MEF-120輪廓儀測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，見表1。

圖6 對(duì)數(shù)曲線圓錐滾子示意圖

表1 滾子檢測(cè)數(shù)據(jù)

經(jīng)過一年多的實(shí)際使用，設(shè)計(jì)的導(dǎo)輥調(diào)整檢測(cè)裝置不僅節(jié)約了機(jī)床換型調(diào)整時(shí)間，還保證了加工產(chǎn)品的質(zhì)量，有效解決了超精機(jī)快速調(diào)整的難題，使用效果良好。