CN111069982B - 薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法 - Google Patents
薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，它涉及轴承滚道超精研加工方法。本发明的目的是要解决现有薄壁宽滚道轴承内圈系列精研加工后滚道直线度超差，产品合格率低的问题。精研加工方法：一、设计专用工装：①、精研机心轴：精研机心轴包括心轴体、2个轴承、压辊轴、套筒和压辊轴定位销；②、精研胎垫：精研胎垫包括基座、变径部和合金环；二、预加工，得到待精研内滚道件；三、装配；四、精研内滚道，得到薄壁宽滚道轴承内圈。优点：一、在BS212R精研机上实现精研内滚道；二、产品的直线度和表面粗糙度等技术要求均以满足成品要求，且合格率达到95％以上。本发明主要用于薄壁宽滚道轴承内圈精研加工。
Description
技术领域
本发明涉及轴承滚道超精研加工方法。
背景技术
轴承滚道是轴承工作时的主要工作表面，轴承在工作时受外力作用，滚道产生弹性变形，在滚道两端产生较大的变形量而造成应力集中，引起轴承失效，因此为减小滚道边缘处得接触应力采用凸度滚道，这种设计方式可以提高轴承的使用寿命。为了实现凸度的加工，在滚道精研时需对油石形状、振荡频率、主轴转速等加工参数进行研究，从而得到一个理想的凸度形状和数值。
现有薄壁宽滚道轴承内圈精研加工主要采用以下两种方法：
手工抛光的方法：使用专用油膏布，采用电磁卡盘无心精研方式，是靠电磁力实现轴向定位，靠支点实现径向无心定位，由于手工抛光滚道直线度无法保证，加工后滚道直线度1μm～4μm之间，滚道圆度达到0.5μm～2μm，加工合格率低。
采用BS122R轴承滚道精研机：由于该设备没有差补功能，在精研滚道时需要选择和滚道宽度一致的油石，根据精研成型原理在油石振荡过程中，滚道中心区域精研去除量比滚道两侧精研去除量大，从而造成滚道直线度超差，加工合格率低。
发明内容
本发明的目的是要解决现有薄壁宽滚道轴承内圈系列精研加工后滚道直线度超差，产品合格率低的问题，而提供薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法。
薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，具体是按以下步骤完成的：
一、设计专用工装：①、精研机心轴：精研机心轴包括心轴体、2个轴承、压辊轴、套筒和压辊轴定位销；所述心轴体从上至下依次由机床固定部、轴承固定部和薄壁宽滚道轴承内圈固定部组成，设薄壁宽滚道轴承内圈的外径为D，内径为d，高度为H，设薄壁宽滚道轴承内圈固定部的外径为D1，高度为H1，则0.04mm≤d-D1≤0.05mm，2mm≤H-H1≤4mm，机床固定部按照BS212R精研机安装要求设计，设轴承的外径为D′，轴承固定部的高度为H′，则2mm≤H′-D′≤4mm；在轴承固定部沿径向设置压辊轴通孔，并垂直于压辊轴通孔在轴承固定部沿径向设置压辊轴定位销通孔，压辊轴定位销通孔穿过压辊轴通孔，压辊轴穿过心轴体设置在压辊轴通孔内，在压辊轴的两端对称各设置1个轴承，利用轴承挡片和内六角螺钉将轴承轴向固定在压辊轴上，在压辊轴上沿径向设置定位销通孔，将套筒置于压辊轴定位销通孔内，压辊轴定位销穿过套筒和定位销通孔；②、精研胎垫：精研胎垫包括基座、变径部和合金环，在基座按照BS212R精研机安装要求设置定位孔，定位孔的圆心在同一个圆Ⅰ上，变径部一端与基座固定连接，且变径部与圆Ⅰ的最小垂直距离为10mm～15mm，变径部另一端与合金环固定连接，且变径部与合金环接触端的外径和内径与合金环的外径和内径相同，基座、变径部和合金环的轴线重合，设合金环的外径为D2，内径为d2，则d2＝d，2mm≤D-D2≤3mm；
二、预加工：将锻件依次经过车加工→热处理→粗磨循环加工→细磨循环加工→终磨循环加工，得到待精研内滚道件；
三、装配：先将精研胎垫固定在BS212R精研机上，将待精研内滚道件与合金环对正置于精研胎垫上，将精研机心轴的薄壁宽滚道轴承内圈固定部伸入待精研内滚道件，至待精研内滚道件的端面与轴承接触为止，再通过机床固定部将精研机心轴固定在BS212R精研机上，并利用BS212R精研机通过机床固定部顶部的盲孔进行轴向压紧，且轴向压紧的压力为1500N～2000N；
四、精研内滚道：对待精研内滚道件依次进行粗研内滚道、细研内滚道和终研内滚道，得到薄壁宽滚道轴承内圈；
所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行细研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行终研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa。
本发明优点：一、本发明设计专用工装，在专用工装的装配下在BS212R精研机上实现精研内滚道；二、使用本发明方法进行精研内滚道，产品的直线度和表面粗糙度等技术要求均以满足成品要求，且合格率达到95％以上。
附图说明
图1是薄壁宽滚道轴承内圈精研加工装配结构示意图，图中A表示精研机心轴，B表示精研胎垫，C表示待精研内滚道件；
图2是薄壁宽滚道轴承内圈的结构示意图；
图3是精研机心轴的结构示意图，图中1表示心轴体，2表示轴承，3表示压辊轴，4表示套筒，5表示压辊轴定位销；
图4是心轴体的结构示意图，图中1-1表示机床固定部，1-2表示轴承固定部，1-3表示薄壁宽滚道轴承内圈固定部；
图5表示精研胎垫的结构示意图，图中6表示基座，7表变径部，8表示合金环。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至5，本实施方式是薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，它是按以下步骤完成的：
一、设计专用工装：①、精研机心轴：精研机心轴A包括心轴体1、2个轴承2、压辊轴3、套筒4和压辊轴定位销5；所述心轴体1从上至下依次由机床固定部1-1、轴承固定部1-2和薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3组成，设薄壁宽滚道轴承内圈的外径为D，内径为d，高度为H，设薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3的外径为D1，高度为H1，则0.04mm≤d-D1≤0.05mm，2mm≤H-H1≤4mm，机床固定部1-1按照BS212R精研机安装要求设计，设轴承2的外径为D′，轴承固定部1-2的高度为H′，则2mm≤H′-D′≤4mm；在轴承固定部1-2沿径向设置压辊轴通孔，并垂直于压辊轴通孔在轴承固定部1-2沿径向设置压辊轴定位销通孔，压辊轴定位销通孔穿过压辊轴通孔，压辊轴3穿过心轴体1设置在压辊轴通孔内，在压辊轴3的两端对称各设置1个轴承2，利用轴承挡片和内六角螺钉将轴承2轴向固定在压辊轴3上，在压辊轴3上沿径向设置定位销通孔，将套筒4置于压辊轴定位销通孔内，压辊轴定位销5穿过套筒4和定位销通孔；②、精研胎垫：精研胎垫B包括基座6、变径部7和合金环8，在基座6按照BS212R精研机安装要求设置定位孔，定位孔的圆心在同一个圆Ⅰ上，变径部7一端与基座6固定连接，且变径部7与圆Ⅰ的最小垂直距离为10mm～15mm，变径部7另一端与合金环8固定连接，且变径部7与合金环8接触端的外径和内径与合金环8的外径和内径相同，基座6、变径部7和合金环8的轴线重合，设合金环8的外径为D2，内径为d2，则d2＝d，2mm≤D-D2≤3mm；
二、预加工：将锻件依次经过车加工→热处理→粗磨循环加工→细磨循环加工→终磨循环加工，得到待精研内滚道件；
三、装配：先将精研胎垫B固定在BS212R精研机上，将待精研内滚道件与合金环8对正置于精研胎垫B上，将精研机心轴A的薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3伸入待精研内滚道件，至待精研内滚道件的端面与轴承2接触为止，再通过机床固定部1-1将精研机心轴A固定在BS212R精研机上，并利用BS212R精研机通过机床固定部1-1顶部的盲孔进行轴向压紧，且轴向压紧的压力为1500N～2000N；
四、精研内滚道：对待精研内滚道件依次进行粗研内滚道、细研内滚道和终研内滚道，得到薄壁宽滚道轴承内圈；
所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行细研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行终研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤四中所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行粗精研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为20s，主轴转速为300rpm，油石振荡频率为1088Hz，油石压力为1.5MPa。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤四中所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗精研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为20s，主轴转速为500rpm，油石振荡频率为888Hz，油石压力为1.5MPa。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤四中所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗精研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s，主轴转速为700rpm，油石振荡频率为688Hz，油石压力为1.5MPa。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤三中轴向压紧的压力为1800N。其他与具体实施方式一至四相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：结合图1至5，薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，具体是按以下步骤完成的：
一、设计专用工装：①、精研机心轴：精研机心轴A包括心轴体1、2个轴承2、压辊轴3、套筒4和压辊轴定位销5；所述心轴体1从上至下依次由机床固定部1-1、轴承固定部1-2和薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3组成，设薄壁宽滚道轴承内圈的外径为D，内径为d，高度为H，设薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3的外径为D1，高度为H1，则0.04mm≤d-D1≤0.05mm，2mm≤H-H1≤4mm，机床固定部1-1按照BS212R精研机安装要求设计，设轴承2的外径为D′，轴承固定部1-2的高度为H′，则2mm≤H′-D′≤4mm；在轴承固定部1-2沿径向设置压辊轴通孔，并垂直于压辊轴通孔在轴承固定部1-2沿径向设置压辊轴定位销通孔，压辊轴定位销通孔穿过压辊轴通孔，压辊轴3穿过心轴体1设置在压辊轴通孔内，在压辊轴3的两端对称各设置1个轴承2，利用轴承挡片和内六角螺钉将轴承2轴向固定在压辊轴3上，在压辊轴3上沿径向设置定位销通孔，将套筒4置于压辊轴定位销通孔内，压辊轴定位销5穿过套筒4和定位销通孔；②、精研胎垫：精研胎垫B包括基座6、变径部7和合金环8，在基座6按照BS212R精研机安装要求设置定位孔，定位孔的圆心在同一个圆Ⅰ上，变径部7一端与基座6固定连接，且变径部7与圆Ⅰ的最小垂直距离为10mm～15mm，变径部7另一端与合金环8固定连接，且变径部7与合金环8接触端的外径和内径与合金环8的外径和内径相同，基座6、变径部7和合金环8的轴线重合，设合金环8的外径为D2，内径为d2，则d2＝d，2mm≤D-D2≤3mm；
二、预加工：将锻件依次经过车加工→热处理→粗磨循环加工→细磨循环加工→终磨循环加工，得到待精研内滚道件；
三、装配：先将精研胎垫B固定在BS212R精研机上，将待精研内滚道件与合金环8对正置于精研胎垫B上，将精研机心轴A的薄壁宽滚道轴承内圈固定部1-3伸入待精研内滚道件，至待精研内滚道件的端面与轴承2接触为止，再通过机床固定部1-1将精研机心轴A固定在BS212R精研机上，并利用BS212R精研机通过机床固定部1-1顶部的盲孔进行轴向压紧，且轴向压紧的压力为1800N；
四、精研内滚道：对待精研内滚道件依次进行粗研内滚道、细研内滚道和终研内滚道，得到薄壁宽滚道轴承内圈；
所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为20s，主轴转速为300rpm，油石振荡频率为1088Hz，油石压力为1.5MPa；
所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行细研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为20s，主轴转速为500rpm，油石振荡频率为888Hz，油石压力为1.5MPa；
所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行终研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s，主轴转速为700rpm，油石振荡频率为688Hz，油石压力为1.5MPa。
选取30个产品采用实施例1提供方法进行精研加工，并测量实施例1步骤二得到的待精研内滚道件的圆度和直线度，测量步骤四中得到的薄壁宽滚道轴承内圈的圆度、直线度和表面粗糙度，详见表1所示。
表1
通过表1分析得出，本发明方法精研加工后的产品直线度和粗糙度等要求均以满足成品要求，合格率达到95％以上。
Claims (5)
1.薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、设计专用工装：①、精研机心轴：精研机心轴(A)包括心轴体(1)、2个轴承(2)、压辊轴(3)、套筒(4)和压辊轴定位销(5)；所述心轴体(1)从上至下依次由机床固定部(1-1)、轴承固定部(1-2)和薄壁宽滚道轴承内圈固定部(1-3)组成，设薄壁宽滚道轴承内圈的外径为D，内径为d，高度为H，设薄壁宽滚道轴承内圈固定部(1-3)的外径为D1，高度为H1，则0.04mm≤d-D1≤0.05mm，2mm≤H-H1≤4mm，机床固定部(1-1)按照BS212R精研机安装要求设计，设轴承(2)的外径为D′，轴承固定部(1-2)的高度为H′，则2mm≤H′-D′≤4mm；在轴承固定部(1-2)沿径向设置压辊轴通孔，并垂直于压辊轴通孔在轴承固定部(1-2)沿径向设置压辊轴定位销通孔，压辊轴定位销通孔穿过压辊轴通孔，压辊轴(3)穿过心轴体(1)设置在压辊轴通孔内，在压辊轴(3)的两端对称各设置1个轴承(2)，利用轴承挡片和内六角螺钉将轴承(2)轴向固定在压辊轴(3)上，在压辊轴(3)上沿径向设置定位销通孔，将套筒(4)置于压辊轴定位销通孔内，压辊轴定位销(5)穿过套筒(4)和定位销通孔；②、精研胎垫：精研胎垫(B)包括基座(6)、变径部(7)和合金环(8)，在基座(6)按照BS212R精研机安装要求设置定位孔，定位孔的圆心在同一个圆Ⅰ上，变径部(7)一端与基座(6)固定连接，且变径部(7)与圆Ⅰ的最小垂直距离为10mm～15mm，变径部(7)另一端与合金环(8)固定连接，且变径部(7)与合金环(8)接触端的外径和内径与合金环(8)的外径和内径相同，基座(6)、变径部(7)和合金环(8)的轴线重合，设合金环(8)的外径为D2，内径为d2，则d2＝d，2mm≤D-D2≤3mm；
二、预加工：将锻件依次经过车加工→热处理→粗磨循环加工→细磨循环加工→终磨循环加工，得到待精研内滚道件；
三、装配：先将精研胎垫(B)固定在BS212R精研机上，将待精研内滚道件与合金环(8)对正置于精研胎垫(B)上，将精研机心轴(A)的薄壁宽滚道轴承内圈固定部(1-3)伸入待精研内滚道件，至待精研内滚道件的端面与轴承(2)接触为止，再通过机床固定部(1-1)将精研机心轴(A)固定在BS212R精研机上，并利用BS212R精研机通过机床固定部(1-1)顶部的盲孔进行轴向压紧，且轴向压紧的压力为1500N～2000N；
四、精研内滚道：对待精研内滚道件依次进行粗研内滚道、细研内滚道和终研内滚道，得到薄壁宽滚道轴承内圈；
所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行细研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa；
所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行终研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s～25s，主轴转速为300rpm～800rpm，油石振荡频率为600Hz～1100Hz，油石压力为1.2MPa～1.8MPa。
2.根据权利要求1所述的薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，其特征在于步骤四中所述粗研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行粗研内滚道，精研油石的宽度为6mm，粗研内滚道的操作参数：粗研加工时间为20s，主轴转速为300rpm，油石振荡频率为1088Hz，油石压力为1.5MPa。
3.根据权利要求1所述的薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，其特征在于步骤四中所述细研内滚道过程如下：采用达尔曼CB9油石作为精研油石进行细研内滚道，精研油石的宽度为6mm，细研内滚道的操作参数：细研加工时间为20s，主轴转速为500rpm，油石振荡频率为888Hz，油石压力为1.5MPa。
4.根据权利要求1所述的薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，其特征在于步骤四中所述终研内滚道过程如下：采用达尔曼CB6油石作为精研油石进行终研内滚道，精研油石的宽度为6mm，终研内滚道的操作参数：终研加工时间为15s，主轴转速为700rpm，油石振荡频率为688Hz，油石压力为1.5MPa。
5.根据权利要求1所述的薄壁宽滚道轴承内圈精研加工方法，其特征在于步骤三中轴向压紧的压力为1800N。
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