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        一種超精簡(jiǎn)易定心軸的開(kāi)發(fā)

        2017-07-25 01:58:54寧晉馮紀(jì)偉薛文方
        軸承 2017年7期
        關(guān)鍵詞:心軸定心軸套

        寧晉,馮紀(jì)偉,薛文方

        (1.洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039;2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 洛陽(yáng) 471039;3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,河南 洛陽(yáng) 471039)

        軸承內(nèi)圈滾道超精研主要有以外徑面或內(nèi)徑面為定位基準(zhǔn)這2種超精方式。以?xún)?nèi)徑面為基準(zhǔn)超精的主要工裝為定心軸,定心軸的加工質(zhì)量直接決定超精質(zhì)量,定心軸裝夾超精方式的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與檢測(cè)基準(zhǔn)統(tǒng)一,適用于所有磨削工藝方法;而以外徑面為基準(zhǔn)超精的主要工裝為無(wú)心夾具,主要適用于以外徑面為基準(zhǔn)的磨削工藝[1]。若以定心軸裝夾方式超精,需要嚴(yán)格保證定心軸等工裝與所加工軸承型號(hào)匹配,如果定心軸缺少相應(yīng)型號(hào)且在處理緊急、小批量以及非標(biāo)型號(hào)等需要快速反應(yīng)的訂單時(shí),定心軸等工裝的制作周期勢(shì)必延誤訂單的交付。若以外徑面為基準(zhǔn)超精進(jìn)行替代,采用無(wú)心夾具或滾輪裝夾方式超精,一方面必須有配套的相應(yīng)設(shè)備,另一方面由于該超精方式加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不統(tǒng)一,要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的精度要求,需要保證外徑與滾道的同軸度精度指標(biāo)達(dá)到較高要求,必定需要增加工序,進(jìn)而增加生產(chǎn)成本,延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。因此,在定心軸裝夾方式下超精,且需要快速反應(yīng)、嚴(yán)格控制成本時(shí),設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于就地取材的定心軸非常必要。

        1 定心軸裝夾超精研原理

        定心軸結(jié)構(gòu)根據(jù)軸承內(nèi)圈內(nèi)徑是否有角度,可以分為錐度心軸和圓柱心軸。定心軸的關(guān)鍵是保證定心軸作用表面與機(jī)床安裝孔之間的同軸度要求,一般設(shè)計(jì)理論認(rèn)為同軸度保持在0.012 mm以?xún)?nèi)是合格的。定心軸裝夾超精研原理如圖1所示[2]。

        超精內(nèi)圈滾道的定位夾緊過(guò)程為:工件上料到位→定心軸頸伸入內(nèi)孔,實(shí)現(xiàn)定心→壓輪端面壓上,實(shí)現(xiàn)端面定位壓緊→工件主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)→油石壓上,開(kāi)始超精[3]。為了進(jìn)一步提高定位精度,在設(shè)備條件允許的情形下也可以在定心軸上加設(shè)注油孔實(shí)現(xiàn)液壓定位。

        圖1 定心軸裝夾超精原理圖

        2 簡(jiǎn)易定心軸的設(shè)計(jì)

        2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)分析

        1)定心軸需要實(shí)現(xiàn)與加工軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的基本尺寸一致,配合方式為間隙配合,最佳配合間隙控制為0.05~0.08 mm。因?yàn)殚g隙過(guò)小,工件偏斜容易造成軸承與定心軸之間難以自動(dòng)脫離,甚至造成內(nèi)徑面的劃傷;間隙過(guò)大,由于徑向竄動(dòng)量而容易造成超精精度指標(biāo)不合格。

        2)原定心軸加工精度高,簡(jiǎn)易定心軸設(shè)計(jì)最好是建立在原定心軸的基礎(chǔ)上,一方面減少材料的利用,另一方面簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),降低加工難度和成本。

        3)定心軸的材料最好與原有定心軸4個(gè)陶瓷塊一樣具有一定的自潤(rùn)滑性能,或者定心軸與加工件內(nèi)徑面之間能夠形成比較好的潤(rùn)滑油膜,避免干摩擦狀態(tài)。

        4)加工不同型號(hào)軸承內(nèi)圈時(shí),端面壓輪及壓桿需隨之相應(yīng)調(diào)整,一般端面壓輪和壓桿為每個(gè)型號(hào)單獨(dú)配置,在沒(méi)有相應(yīng)型號(hào)配置時(shí),可采用臨近型號(hào)加調(diào)整墊片等措施實(shí)現(xiàn)端面定位。

        2.2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

        改進(jìn)后定心軸裝夾超精如圖2所示,此簡(jiǎn)易定心軸裝夾工裝由軸套和原定心軸組合而成。

        圖2 簡(jiǎn)易定心軸裝夾超精原理圖

        根據(jù)原定心軸結(jié)構(gòu)及所超精軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的形狀,設(shè)計(jì)的定心軸套結(jié)構(gòu)如圖3所示。4種定心軸套結(jié)構(gòu)分別適用于不同的場(chǎng)合:內(nèi)直外直式適用于原定心軸為圓柱形、所加工內(nèi)圈內(nèi)徑為直孔的情形;內(nèi)直外錐式適用于原定心軸為圓柱形、所加工內(nèi)圈內(nèi)徑為錐孔的情形;內(nèi)錐外直式適用于原定心軸為錐形、所加工內(nèi)圈內(nèi)徑為直孔的情形;內(nèi)錐外錐式適用于原定心軸為錐形、所加工內(nèi)圈內(nèi)徑為錐孔的情形。

        圖3 4種定心軸套結(jié)構(gòu)

        2.3 定心軸套參數(shù)分析

        改進(jìn)后簡(jiǎn)易定心軸裝夾超精的關(guān)鍵是定心軸套的設(shè)計(jì)制造。

        1)定心軸套內(nèi)徑與原定心軸形狀完全一致,兩者為輕微過(guò)盈配合,過(guò)盈量為0.015~0.035 mm。

        2)定心軸套外徑與加工內(nèi)圈內(nèi)徑形狀完全一致,兩者之間為輕微間隙配合,配合間隙為0.05~0.08 mm。

        3)為保證內(nèi)圈內(nèi)徑面的外觀質(zhì)量要求,將定心軸套進(jìn)行特殊處理,如磷化處理,實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑性能;或者在設(shè)備允許的條件下,簡(jiǎn)易定心軸開(kāi)設(shè)注油孔實(shí)現(xiàn)液壓定位。

        4)嚴(yán)格控制定心軸套的各項(xiàng)加工精度,尤其是外徑和內(nèi)徑之間的厚度變動(dòng)量,最好控制在3 μm以?xún)?nèi)。

        5)定心軸套材料硬度選擇與所超精工件接近,由于潤(rùn)滑和超精加工作用力較小,1~2年內(nèi)無(wú)需考慮定心軸套磨損導(dǎo)致的間隙變化問(wèn)題。

        3 應(yīng)用效果

        設(shè)計(jì)加工了5個(gè)產(chǎn)品型號(hào)的簡(jiǎn)易定心軸,在超精實(shí)踐中取得了理想的超精效果。以超精圓錐滾子軸承31315直孔內(nèi)圈為例分析,通過(guò)設(shè)計(jì)、加工定心軸套,其結(jié)構(gòu)如圖4所示,安裝使用后,500件內(nèi)圈超精后各項(xiàng)精度滿(mǎn)足工藝要求的合格率達(dá)到100%。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        針對(duì)軸承內(nèi)圈定心軸裝夾超精研的工藝特點(diǎn),開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)易定心軸系列超精工裝,實(shí)現(xiàn)了對(duì)定心軸的范圍補(bǔ)充,對(duì)相應(yīng)定心軸缺少且處理緊急、小批量以及非標(biāo)型號(hào)等需要快速反應(yīng)的訂單時(shí)具有一定參考意義。

        圖4 錐孔心軸改制為直孔心軸定心軸套結(jié)構(gòu)圖

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