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        YRT系列精密轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈滾道磨削工藝對比分析

        2017-07-25 02:58:38寧晉王玉飛范雨晴
        軸承 2017年1期
        關(guān)鍵詞:外徑內(nèi)圈基準

        寧晉,王玉飛,范雨晴

        (1.洛陽軸研科技股份有限公司,河南 洛陽 471039;2.河南省高性能軸承技術(shù)重點試驗室,河南 洛陽 471039;3.滾動軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,河南 洛陽 471039)

        高精密轉(zhuǎn)盤軸承主要用于高精度回轉(zhuǎn)工作臺、分度頭等,承受軸向載荷、徑向載荷及傾覆力矩[1]。其中YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承是一種可承受聯(lián)合載荷的高精度組合軸承,由圓柱滾子軸承和推力滾針軸承組合而成。

        1 YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈磨削方法

        YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈為L形結(jié)構(gòu),加工難度較大,精度較難保證。常規(guī)磨削內(nèi)圈滾道的工藝方法有以大外徑為基準磨削、以小外徑為基準磨削和以滾道為基準磨削,如圖1所示。

        圖1 YRT系列轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的3種磨削工藝方法Fig.1 Three kinds of grinding process methods for inner ring of YRT series slewing Bearing

        為了更好地保證YRT系列軸承L形內(nèi)圈的加工精度,對比分析了上述3種磨削工藝方法對加工各項精度指標的影響,以選擇綜合因素最合理的磨加工工藝方法。

        2 磨削方法的對比

        2.1 受力分析

        支承位置的選擇直接影響磨削時零件的穩(wěn)定性和是否出現(xiàn)磨削燒傷等。與圖1對應(yīng)的3種磨削工藝方法的受力分析如圖2所示。圖中,G為軸承自身重力;f為摩擦力;F為支承力;M為力矩;a,b為力臂。

        圖2 對應(yīng)3種不同磨削支承方式下的受力分析Fig.2 The stress analysis of three kinds of different grinding support

        受力平衡方程為

        2.2 誤差分析

        采用無心夾具[2]磨削YRT轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈時,支外徑磨削的設(shè)計基準和加工基準不統(tǒng)一,會產(chǎn)生誤差傳遞,影響成品軸承旋轉(zhuǎn)精度Ki;支滾道磨削工藝實現(xiàn)了設(shè)計基準和加工基準的統(tǒng)一,不會引入新的誤差,減少了不確定性,更有利于保證加工精度[3]。因此,從基準是否重合的角度考慮,支滾道磨削工藝更有優(yōu)勢。

        2.3 工件軸振擺影響

        由于機床工件軸不可避免存在一定的振擺,而擺振直接影響磨削工件出現(xiàn)磨削振紋的概率,支承能夠在一定程度上減輕工件軸振擺對磨削工件的影響。不同磨削工藝下支點距離工件軸的遠近直接關(guān)系到振擺對磨削工件加工精度的影響程度,支大外徑磨削工藝支點距離工件軸近,振擺影響明顯;支滾道磨削工藝支點距離工件軸稍遠,振擺影響較明顯;支小外徑磨削工藝支點距離工件軸最遠,振擺影響也最小。

        2.4 支承材料的影響

        支外徑磨削工藝的支承面為非工作面,對支承材料沒有嚴格要求,但在保證外徑、內(nèi)徑以及滾道的尺寸精度方面合金材料、陶瓷材料更具優(yōu)勢。以粗磨YRT100內(nèi)圈為例(無主動測量控制裝置),采用合金材料支承的內(nèi)圈滾道加工尺寸精度為0.008~0.015 mm,而采用酚醛膠木、聚酰胺(尼龍)支承的內(nèi)圈滾道加工尺寸精度為0.02~0.04 mm。

        支滾道磨削工藝以滾道為工藝基準,因此不能采用合金材料,以避免合金材料磨損后劃傷滾道,只能使用尼龍、膠木或陶瓷作為支承材料。另外,由于內(nèi)圈滾道結(jié)構(gòu)的特殊性,其中間位置有3個圓周對稱的油孔,支承必須避開油孔,以免經(jīng)過油孔時產(chǎn)生周期性振動,影響加工質(zhì)量,因此,支承頭部需要做的非常窄,使得加工時支承的耐磨性非常差,尺寸精度不易控制,且容易斷裂,存在安全隱患。

        3 試驗對比

        為進一步通過數(shù)據(jù)驗證3種加工工藝對各項加工精度的影響,選取 YRT100,YRT150,YRT200軸承各60套,每個型號軸承分為3組(各20套),分別以3種加工工藝進行內(nèi)圈磨削試驗(均以酚醛膠木作為支承材料),終磨后檢驗,統(tǒng)計結(jié)果見表1。表中:Ki為內(nèi)圈滾道與內(nèi)徑之間的厚度變動量;dimp-dimp′為內(nèi)圈滾道兩端面平均直徑差;ΔCir為圓度誤差;Sdi為內(nèi)滾道表面素線對基準端面的傾斜度變動量。

        表1 不同工藝下加工精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計Tab.1 Data of machining accuracy under different processing

        由表1可知,支外徑磨削的尺寸散差小,支滾道磨削尺寸散差較大。這是由于支滾道時需要把支承頭部加工的非常窄以錯開注油孔位置,支承磨損最嚴重,導(dǎo)致加工尺寸散差大,從而引起內(nèi)外圈合套難度加大,在大批量加工時若采取內(nèi)外圈同時裝配合套工藝,合套率低,若采取配磨工藝合套,則效率非常低;在小批量加工時,若把支承材料選為陶瓷,可以保證滾道的尺寸精度,但由于空間所限支承頭部窄,加工一定數(shù)量工件后陶瓷也會磨損,因此支滾道磨削工藝一般不適用于大批量加工。

        3種磨削工藝對形位精度的影響主要體現(xiàn)在Ki,Sdi以及ΔCir這3個精度指標,并且影響方向基本一致。支小外徑與支滾道磨削工藝對精度的影響沒有明顯的差別。

        試驗結(jié)果表明,從加工精度角度考慮,支小外徑磨削工藝加工YRT系列軸承內(nèi)圈最佳。

        4 結(jié)束語

        通過磨削方法的對比和試驗分析,得出YRT系列軸承內(nèi)圈磨削選擇支小外徑磨削工藝為綜合因素下的最佳方法,該工藝方法已經(jīng)用于生產(chǎn)中,并取得了很好的實用效果,保證了YRT類精密轉(zhuǎn)盤軸承的高精度,對其他轉(zhuǎn)臺類軸承零件加工也具有一定的借鑒意義。

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