轴承套圈

轴承套圈（精选八篇）

轴承套圈 篇1

1 轴承套圈锻造工艺概述

1.1 轴承套圈锻造工艺的内容

轴承套圈是具有一个或几个滚道的向心滚动轴承的环形零件, 所以顾名思义轴承套圈锻造就是指制造轴承套圈的一系列锻造过程。实际操作中, 轴承套圈生产大致要经过锻造、热处理、磨削等工序, 其中锻造采用的是单挤、碾扩、热锻等工序, 通过这些工序, 最终获得一个与产品形状比较类似的毛坯, 进而进行深加工。

1.2 轴承套圈锻造工艺设计原则

从实际的工作经验中, 我们总结出轴承套圈锻造工艺的三个设计的基本原则:即重量不变原则、同比例变性原则以及完全圆整锻造缺陷原则。第一, 重量不变原则。是指在生产的过程中重量应该相等, 这一原则在整个生产过程中十分关键, 起着重要的作用, 同时, 产品重量的变化还可能受到多种因素的影响, 因此, 把握好这一原则, 对后续的加工生产十分有利。第二, 同比例变性原则。是指一个成品的生产需要经过多重工序加工, 在这个生产过程中会涉及多次锻造过程, 每次生产出的毛坯都要经过再次的变形加工, 我们所说的同比例变形就应该在这个过程中得到实现, 只有达到同比例变形的效果, 最终生产出的成品才能够满足实际生产的需要, 才能成为合格产品。但是在实际的生产过程中, 往往由于一些设计以及操作上的问题, 导致产品最终不能实现同比例变形。第三, 完全圆整锻造缺陷原则。锻造是为产品生产塑造一个毛坯, 这个毛坯生产的质量必将会影响到后续的生产, 由于轴承生产工序过多, 每个环节出现缺陷的可能性都会加大, 因此, 锻造过程就担负着修复这些缺陷, 使之达到圆整的重要责任。所以说, 重量不变、同比例变形、以及完全圆整锻造缺陷原则是轴承套圈锻造工艺生产的三大原则, 只有把握好这三大原则, 我们才能生产出良好的轴承套圈来服务于机械制造。

1.3 轴承套圈锻造工艺的意义

首先, 轴承套圈锻造工艺的明显意义就是为工业生产塑造一个良好的毛坯, 节约生产材料, 对金属进行最大限度的利用, 进而降低生产成本。这是轴承套圈锻造的一个最重要的作用和目的, 同时我们从轴承套圈锻造工艺的第三个设计原则即完全圆整锻造缺陷原则, 还可以归纳出轴承套圈锻造工艺还具有完善结构、消灭缺陷、圆整零件的重要作用。这是轴承套圈锻造工艺所要实现的两大目的。

2 轴承套圈锻造工艺现状

尽管我们说到, 轴承套圈锻造工艺具有十分重要的作用, 但是随着社会的发展和进步, 轴承套圈锻造工艺在设计上逐步落后, 也出现了一系列问题。

2.1 生产方法落后

我国的轴承套圈锻造工艺发展具有一定的历史, 在发展期间也掌握了一些常用的技术和方法, 但是随着社会的进步和生产力的发展, 我们越来越觉得目前轴承锻造工艺的生产方法已经不能满足现代生产的需要了, 由于技术稍显落后, 生产出的很多产品不是十分合格, 在实践中也会带来一些负面效应。

2.2 生产效率低下

社会竞争日益激烈, 人们在讲究质量的同时也开始追求效率, 但是轴承套圈锻造工艺在生产上明显的效率低下, 由于轴承套圈生产的结构烦多、类型多样, 因此其规模化生产受到了一定程度的限制, 在实际生产过程中, 还存在着单个生产的现象, 这样极大地消耗了生产时间, 降低产品的生产效率, 最终导致竞争力大大降低。

2.3 材料利用率低, 资源浪费

在资源日益枯竭的今天, 对生产材料的利用率也影响着我们的生产成本, 目前, 由于缺乏先进的生产技术和生产设备, 我们对产品生产中所涉及的原材料的利用程度十分有限, 利用率过低, 最终导致资源浪费, 而且间接地增加了企业的生产成本, 降低竞争力, 减少经济效益。

3 轴承套圈锻造工艺的优化设计

3.1 树立可持续发展观念

可持续发展的观念十分符合当今社会的发展需求, 因此, 在生产过程中, 我们也要牢固树立可持续发展的观念, 用发展的眼光看问题, 把眼光放得更加长远, 不局限于当前的小利益, 而是为了今后更好地发展采取一些积极有效的措施, 做出一些明显的改革。当然在这个过程中, 前期必然会耗费不少的人力、财力和物力, 但是未来的发展却会十分迅速。因此, 要统筹兼顾, 在保证当前发展的前提下最终实现可持续发展。

3.2 严格把握三项基本原则

要严格遵守重量不变原则、同比例变性原则以及完全圆整锻造缺陷原则, 无论技术怎样改变, 设备如何更新, 都应该本着这三项基本原则出发, 从有利于这三项基本原则完善的角度做出改变, 更好地执行这三项基本原则, 充分发挥轴承套圈锻造工艺的积极作用。

4 结语

轴承套圈 篇2

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8类轴承报告简介及目录

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8类轴承报告目录

2010-2015年中国8类轴承套圈产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告

第一章 8类轴承套圈概述

第一节 8类轴承套圈定义

第二节 8类轴承套圈行业发展历程

第三节 8类轴承套圈分类情况

第四节 8类轴承套圈产业链分析

一、产业链模型介绍

二、8类轴承套圈产业链模型分析

第二章 8类轴承套圈发展环境及政策分析

第一节 中国经济发展环境分析

一、中国宏观经济发展现状

二、中国宏观经济走势分析

三、中国宏观经济趋势预测

第二节 行业相关政策、法规、标准

第三章 中国8类轴承套圈生产现状分析

第一节 8类轴承套圈行业总体规模

第一节 8类轴承套圈产能概况

一、2008-2010年上半年产能分析

二、2010-2015年产能预测

第三节 8类轴承套圈产量概况

一、2008-2010年上半年产量分析

二、产能配置与产能利用率调查

三、2010-2015年产量预测

第四节 8类轴承套圈产业的生命周期分析

第五节8类轴承套圈产业供需情况

查看完整8类轴承报告：

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试论深沟球轴承套圈测量及调整技术 篇3

【摘 要】滚动轴承属于精密机械产品基础件，要求有互换性。为了确保其精度，除了靠合理的工艺和正确的机械加工方法之外，还须有严格的质量检查，而影响轴承测量因素很多，实际生产中保证轴承测量质量具有重要意义。

【关键词】深沟球轴承；测量仪器；测量调整；测量精度

0.前言

轴承属于大批量专业化生产的产品，为了保证轴承生产各工序的正常进行和产品的质量要求，轴承质量检查十分重要，它是保证轴承产品达到各种等级标准的手段。从轴承生产流程来看，一套轴承的内外圈加工需几十道工序，需几十种检查量仪，进行上百次的检查，可见轴承检查在轴承行业中的重要地位。

1.仪器测量的基本知识及分类

1.1测量的定义及分类

1.1.1测量的定义

测量：把被测量和作为测量单位的量进行比较的过程。

一个完整的测量过程应包括四个要素：

被测对象、计量单位、测量方法、测量精度。

1.1.2测量的分类

（1）按所测的值是否为预测的值分类：

直接测量和间接测量。

（2）按示值是否为被测量的整个量值分类：

绝对测量和比较测量。

（3）按测量时测头与被测表面是否接触分类：

接触测量和非接触测量。

（4）按同时测量被测值参数的分类多少分类：

单项测量和综合测量。

（5）按测量在加工过程中所起到的作用分类：

主动测量和被动测量。

1.2常用检测计量器具

2.常用测量仪器、轴承专用量具、常用量规

2.1测量仪器

（1）游标卡尺。（2）千分尺

2.2轴承专用量具

为了保证产品质量，提高检验效率，在检验轴承的整个过程中，使用了大量的专用量具，其中，使用得最多的是专用标准件。

2.2.1宽度标准件

宽度标准件用来检验轴承内圈、外圈的宽度。宽度标准件与G903系列测量仪及仪表相配合，可测量套圈的宽度。

2.2.2内径及外径标准件

内径标准件与D923系列内径测量仪及仪表配合，可测量内径尺寸、单一径向平面内的内径变动量及内圈基准端面对内径的跳动量。外径标准件与D913系列外径测量仪及仪表配合，可测量外径尺寸、单一径向平面内的外径变动量、外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量等。

2.2.3沟径标准件

内沟道标准件与D022系列内沟测量仪及仪表相配合，可用来测量内圈沟道直径尺寸、单一径向平面内的内沟道直径变动量等。外沟道标准件与D012系列外沟测量仪及仪表相配合，可用来测量外圈沟道直径尺寸、单一径向平面内外沟道直径变动量等。

2.3常用量规

（1）沟R曲率量规（2）塞规

3.常用轴承仪器及调整方法

3.1 G904（G903）宽度测量仪器

G904（G903）宽度测量仪器主要是测量轴承套圈宽度偏差、宽度变动量等。

调整要点：将套圈放在仪器平台中间位置，调整V形架与套圈外径接触，并使V形架获得离开套圈倒角高度。然后拧紧V形架上的固定螺钉。调整仪表测点与套圈端面接触，首先松开仪器悬臂的紧固螺钉，旋转升降螺母进行粗调，螺母向左旋转悬臂升高，向右旋转悬臂下降，当调整到仪表测点离套圈端面0.3mm左右间隙时，转动悬臂使仪表测头对准套圈端面中间位置（必须避开打字位置），然后拧紧悬臂紧固螺钉。调整夹表套筒上的仪表，使测点与套圈端面接触，并使仪表的表针位于刻度范围中间值。然后上紧固定螺丝。取下套圈，用标准件进行对表，并重复几次测量，即取下再测量，看仪表表针是否在原来位置。如果没有变化，仪器调整完毕。一旦对表有误差，应首先检查仪表测杆的直线位移变换为指针角位移是否灵敏；检查和紧固螺钉是否拧紧、固定，然后再重新调整。

3.2 D913外径测量仪

D913外径测量仪主要是测量套圈外径偏差，单一径向平面内外径变动量、外径表面母线对基准端面倾斜度变动量和圆形偏差，还可测量内圈的内沟道直径、沟直径变动量等。

调整要点：

3.2.1调整支点和测点在同一高度

A.初步调整支点1于平板的中间位置。然后在套圈外径上涂上少许红色，并把套圈基准平面接触仪器的斜面平板支点紧靠套圈并旋转套圈划印。角处最后紧固支点1的升降夹紧螺丝加以紧固。

B.调整辅助支点2的高度，与上述相同的涂色方法进行划印，使辅助支点2的划印与支点1划印重合，说明这两个支点在同一高度的平面上，然后紧固支点2的升降螺钉。

C.稍松开手柄4，移动表架，装上仪表，调整测点3的高度，使测点3在工件上的划印与两个支点的划印重合。旋转手柄给予紧固。经过上述调整使两个支点和测点处在同一高度的平面内。

3.2.2调整最大测点位置

A.在支点1和测点3之间放入套圈，并与套圈外径接触，然后稍加紧固支点1的定位固定螺母。横向移动套圈，仔细观察仪表指针移动情况，当指针处于刻度最大值时，说明测点正处套圈外径的径向直线上（简称最大点），最后拧紧支点1定位固定螺母。

B.保持套圈仍处在最大点的位置上，辅助支点2轻轻靠近套圈外径表面，并与外径表面接触，同时考虑辅助支点2所处的位置垂直于支点1与测点3的连线上，注意此时套圈在测点的最大值不变。然后紧固辅助支点2固定螺母。

C.最后用标准件进行对表，即可进行测量。

3.3 D923内径测量仪

D923内径测量仪主要是检查套圈内径尺寸，单一径向平面内内径变动量、平均内径变动量等。

调整要点：

3.3.1调整两个定位支点3和测量支点2在同一个高度平面

A.从左往右扒动滑架（图中未标出），此时可把内径涂有少许红色的套圈放进仪器工作台中间，并使定位支点3和测量支点2均在套圈内径之中，而且与内径表面接触。用力均匀地旋转套圈使定位支点、测量支点在内径表面上划印，看定位支点、测量支点接触内径表面上的痕迹，并逐一地调整它们彼此的高度，必须避开内径倒角处，使三点划印的痕迹重合，说明定位支点和测量支点均在同一高度平面内。其方法与外径的调整方法基本相同，所区别的是支点和测点至端面的距离调整是用垫圈高度来控制，所以必须先选择同一高度的垫圈。

B.定位支点和测量支点的高度调整应大于倒角基本尺寸。

3.3.2调整最大点位置

A.把套入套圈内的左边支点3和测点2接触内径，纵向移动套圈，当仪表指针处在刻度最大值时，上紧支点的定位固定螺母。

B.慢慢调整上边的支点3与内径表面接触，并使指针仍处于最大值位置，然后拧紧固定螺母。上述调整完毕，可用标准件进行对表。在工作中要随时注意工作台，支点和测点的磨损情况，并及时更换以保证测量精度。

3.4 D012外沟测量仪

D012外沟测量仪主要用于检查轴承外圈外沟直径、单一径向平面内的外沟径变动量、沟位置、沟对称度、沟道对基准端面的平行度、沟道对外径的厚度变动量等。

调整要点：

（1）首先挑选与被检查套圈沟道曲率半径R相合适的硬质合金球，安在定位支点和测点的凹窝上。手按杠杆1，用外沟道标准件套上支点23和测点4上。松开手按的杠杆1，移动支点2和3接触沟道，并使测点产生一定的压力，然后拧动小手柄紧固支点。

（2）手按杠杆1，取下沟道标准件，在沟道上涂少许红色，再套在支点和测点上，使测点接触沟道表面并适当压紧，然后旋转套圈看支点和测点的球面与沟道接触情况，并逐一调整达到三支点的球面最大点与沟道接触痕迹一致，必须使三支点处在同一个纵向平面内。装上仪表 I，换上标准件进行对表，并可采取微调机构进一步细调。对表时必须考虑标准件的基准面朝向仪器里面，测量时，从该表上读出沟道直径偏差、单一径向平面内沟径变动量。

（3）装上仪表II，使标准件上沟位置测量部位符号对准沟位置测量点，然后进行对表，使测头接触套圈基准端面上。测量时，从该表上可读出沟道位置偏差、沟道中心对基准端面平行差和两端面对沟道中心的对称度。为了检查仪器调整后稳定性，用标准件重复几次装上、取下的操作，看仪表的指针指示是否仍在原来的位置，如果不变，即调整完毕。

3.5 D022内沟测量仪

D022内沟测量仪主要用于检查轴承内圈内沟直径、单一径向平面内内沟直径变动量、沟位置、沟道对基准端面平行度和沟对称度等。

调整要点：

（1）根据被测轴承内圈的沟曲率半径R选择适当的硬质合金球支点1和4，装在滑块连杆上，并紧固。

（2）手按动杠杆5使压紧支点抬起，把套圈放在支点1和4上，并与沟道面接触，松开按动杠杆，调整套圈的上下位置，使其压紧支点受到适当压力，然后稍拧紧支点位置紧固手柄。

（3）套圈沟道涂上少许红色，逐一地与支点1、4接触，并旋转套圈，检查两个支点与沟道接触痕迹是否一致。用同样方法检查压紧支点是否在沟道中心位置，其目的使这三点在同一个纵向平面内。装上仪表 I 仍用涂色法调整测点3处于沟道中心位置，旋转套圈使测头在沟道上划印，然后反过面仍在沟道上划印，检查两个划印的痕迹是否重合，否则应拧动仪表架上的微调进一步调整。

4.仪器在调整、使用中常出现的问题和解决办法

5.结束语

轴承套圈 篇4

关键词：轴承套圈,强化研磨,残余应力,裂纹扩展速率

0前言

轴承是各类机械装备的重要基础件, 广泛应用于汽车工业、高速铁路、军事装备、航空航天等重要领域。轴承一般需要经过车削、铣削、磨削等加工工艺进行生产。在磨削过程中, 由于磨削热使轴承套圈表面产生变质层, 而且是拉应力层[1]。残余拉应力容易导致轴承产生疲劳裂纹, 从而降低轴承的疲劳寿命和可靠性。在采用液氮作为冷却介质的强冷切削中, 效果依然不够理想, 且加工成本较高[2,3]。针对上述加工方法的不足, 文献[4]提出一种集“强化塑性加工”和“研磨微切削”于一体的轴承强化研磨的新加工方法, 运用该方法能够改善轴承套圈表面的性能, 生产出表面具有残余压应力的轴承套圈, 延长其疲劳寿命[5]。

本文采用一种新型的轴承强化研磨设备, 以角接触球轴承的外套圈为对象, 分析残余压应力对裂纹扩展的影响, 探究强化研磨加工工艺对轴承套圈表面残余应力的影响规律, 为滚滑轴承产品的设计提供相关依据。

1 残余压应力对裂纹扩展的影响

当轴承表面存在某种缺陷或类裂纹时, 在循环交变载荷的作用下, 这种缺陷或类裂纹往往发展为裂纹源, 并以此为基础开始扩展, 从而降低工件的疲劳破损寿命。疲劳裂纹扩展公式——福尔曼 (Forman) 公式的形式为[6]:

其中:a——裂纹长度;

N——应力循环次数;

C、m——材料常数, 环境因素、加载频率等都隐含在常数之中, 可由实验数据拟合得到;

ΔK——应力强度因子幅值;

R——应力循环特性值;

KC——材料的断裂韧性;

Kmax、Kmin——裂纹处应力强度因子的最大值和最小值。

当材料表面存在残余压应力时, 在裂纹尖端处, 外加应力强度因子Kmax和Kmin与残余压应力强度因子Kr相互作用后, 应力强度因子幅值为:

由于残余压应力降低外加交变载荷中的循环特性值R, 外载应力强度因子与残余应力强度因子相互作用后, 循环特性值为Rr:

将式 (2) 、 (3) 代入式 (1) 后, 得裂纹扩展速率:

由式 (4) 可知, 存在残余压应力时, 材料表面的疲劳裂纹扩展速率小于无残余应力的疲劳裂纹扩展速率疲劳裂纹扩展速率更小, 缺口敏感性降低。

2 研磨设备工作原理

新型轴承强化研磨设备的结构如图1所示, 已获得实用新型专利“一种强化研磨智能加工机器人” (专利号ZL201020582786.X) 。该设备主要由电磁无心夹具、控制系统、高压喷射系统三部分组成。如图2所示, 电磁无心夹具通过电磁效应把轴承套圈高效定位, 控制系统通过电机带动轴承套圈高速旋转, 高压喷射系统把强化研磨料 (由钢珠、强化液、研磨粉组成) 喷射到随主轴驱动系统同步运转的轴承套圈表面。在喷射力作用下, 强化液、气流、钢珠、研磨粉形成复杂的流场和产生研磨—微切削和微碰撞, 使工件表面发生表面强化。随着加工时间延长, 材料表面塑性变形量增大, 位错密度增加, 晶粒破碎、细化。强化研磨加工过程中, 轴承套圈高速旋转, 表面产生离心力, 实现预应力加工;加工结束后, 离心力消失, 表面塑性变形使工件表面产生残余压应力, 从而提高工件服役可靠性。

3 残余应力试验测试

3.1 试样参数

试样为角接触球轴承外套圈, 大内径61.8mm, 小内径51.6 mm, 外径为72.0 mm, 宽度为17.0 mm。材料为高碳铬淬硬轴承钢GCr15, 其力学性能见表1[5]。

3.2 试验方案

(1) 加工设备为新型轴承强化研磨机;

(2) 加工对象为角接触球轴承外套圈;

(3) 喷射强化研磨料成分为直径d=0.3铸钢丸、棕刚玉、三乙醇胺水溶液、洗洁精、水;

(4) 喷头孔径10 mm, 喷嘴与工件表面距离为45 mm, 喷射压力为0.7 MPa;

(5) 工件转速为150 r/min;

(6) 试样加工时间分别为1 min、2 min、3 min、4 min、5 min、6 min、7 min。

3.3 测试原理与结果分析

测试基于X射线衍射法测量轴承套圈外表面的残余应力, X射线衍射法是根据X射线衍射出的晶面间距d的变化和布拉格公式计算残余应力的方法。衍射角2θ、晶面间距d、X射线波长λ满足布拉格公式[7]:

根据布拉格定律和弹性理论, 则可以推导出待测残余应力值公式[7]:

其中:ψ为晶面方位角;K为材料晶体学特性参数, 查表:K=-318 MPa/ (°) 。测试仪器为Rigaku D/MAX-RC型X射线衍射仪。X射线靶材为铜靶, 测角仪精度为0.02°。测量方法为侧倾固定ψ法, ψ角分别为0°、45°, 衍射晶面 (211) , 计算方法为sin2ψ。

在测量之前, 首先对轴承套圈表面的研磨粉、研磨液等污染物进行清洗。根据测试结果及式 (6) 计算得到的每个套圈的轴向残余应力, 残余应力测试结果如图3所示。

图3表明, 强化研磨加工后, 轴承套圈表面残余应力为负值, 即压应力;轴承套圈沿轴向的残余应力因为加工时间的不同而存在明显的差异, 随着加工时间的增加, 残余应力增大, 在加工时间为6 min时, 开始趋于水平状态。究其原因, 主要是因为弹丸冲击工件表面产生凹坑, 使其周围产生塑性变形及宏观残余压应力, 当喷丸在轴承套圈表面产生凹坑与研磨料的切削作用达到平衡时, 表面残余应力的变化也趋于平衡。在加工时间为7 min时, 残余应力达到-1 530 MPa。

4 结论

(1) 比较了残余压应力作用前后材料裂纹的扩展速率, 存在残余压应力时, 轴承套圈表面的疲劳裂纹扩展速率降低。

(2) 强化研磨加工能够提高轴承套圈表面的残余压应力, 有利于提高工件服役可靠性。

(3) 强化研磨加工时间小于6 min时, 随着加工时间的增加, 残余应力增大;在加工时间为6 min时, 表面残余应力的变化开始趋于水平状态。

参考文献

[1]刘晓初.轴承硬态精密切削的理论研究及应用[D].广州:华南理工大学, 2005.

[2]张曙灵, 赵允岭.低温冷冻状态下金属切削性能研究[J].煤矿机械, 2006 (07) :117-118.

[3]徐进, 陈秉均.控制表面残余应力的强冷切削试验研究[J].机械制造, 2002 (05) :13-14.

[4]刘晓初, 刘传剑.一种机械表面强化研磨加工的方法[P].中国专利:CN101733707A, 2010-06-16.

[5]刘传剑, 刘晓初, 李文雄, 等.轴承套圈沟道强化研磨加工中碰撞数值模拟分析[J].轴承, 2010 (12) :21-24.

[6]倪向贵, 李新亮, 王秀喜.疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用[J].压力容器, 2006 (12) :8-15, 19.

轴承套圈 篇5

冷挤压是利用金属塑性变形来成形所需形状零部件的一种少无切削加工工艺,材料在三向压应力作用下挤压成形后组织致密,晶粒细化,并且材料滚线沿零件轮廓连续分布,大大提高了零件的力学性能,尤其是抗疲劳性能[1,2]。随着汽车工业的发展,日本、德国等国家将冷挤压技术广泛应用于汽车零部件的加工,汽车离合器接合齿轮、结合齿圈、万向节十字轴、变速器输出轴等都采用了冷挤压加工技术[3]。汽车轮毂轴承是汽车重要的零部件,主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导,它承受轴向和径向载荷。对汽车轮毂轴承套圈采用冷挤压成形加工,可以降低材料利用率,提高金相组织的致密性,满足轴承高承载能力的要求。本文利用有限元软件DEFORM对某型号汽车轮毂轴承内圈挤压过程进行数值模拟,并对挤压后工件的损伤、应力及其分布原因进行了分析,为改进模具结构设计和制定生产工艺提供了参考。

2 模具结构设计

图1所示为某型号汽车轮毂轴承内圈毛坯和挤压件,材料为GCr15轴承钢,根据毛坯和挤压件,设计了如图2所示冷挤压模具结构[4]。

模具设计中,在凹模体3中坯料导入挤压腔的内壁设计了一条韧带,韧带内径为准41.1,与内圈毛坯形成过盈配合,韧带起到挤压前的余热和挤压成形后锁止回弹作用。凹模体材料选用耐冲击的钢结硬质合金或高速钢材料,热处理硬度为HRC68～72,硬度过高模具容易开裂,硬度太低则容易磨损。冲头选用日本的SKDll或者国产的65Nb钢材并进行预置硬度复合处理工艺[5]。

1.毛坯2.韧带3.凹模体4.顶料块

3 建模与模拟条件

3.1 三维几何建模

应用Deform软件对汽车轮毂轴承内圈冷挤压过程进行数值模拟,首先需要建立有限元分析模型,Deform不具备三维建模功能,因此在Pro/E中建立三维模型,如图3所示,将模型转换成STL文件,在Deform中进行挤压变形分析。

3.2 模拟条件

挤压设备为液压机,凸模做匀速运动,挤压速度分10mm/s、20mm/s和50mm/s三种,分析在三种速度下挤压效果,凸模运动行程为毛坯厚底与韧带厚底之和12.8mm,挤压温度为20℃,步长取毛坯网格最小尺寸的1/5～1/3,经测量本零件最小网格尺寸为0.56mm,取步长为0.1mm,总步数为128步,同时模拟停止条件为凸模运动行程12.8mm,摩擦系数取0.04、0.08和0.12三个值,分析摩擦系数对挤压成型的影响,FEM求解方法选用Sparse,收敛迭代方法采用Newton-Raphson法,以避免挤压过程中产生飞边[6,7,8,9]。

在各种条件的模拟中,对Step100进行分析,此时凸模运行行程为10mm,毛坯已经部分穿过韧带,进入到凹模挤压腔圆角处。

4 数值模拟与结果分析

4.1 挤压过程中金属流动规律与速度场分布

挤压过程中,挤压料金属流动的速度矢量图如图4所示,图4(a)是挤压料下表面刚刚通过韧带区的速度分布,在这个阶段,材料全部处于韧带预热带内,没有进入到模具型腔,可以看出此时金属流动速度较慢,最大速度为58mm/s,图4(b)中,挤压料已经有部分进入到模具凹模型腔中,开始第一阶段的成形,此时挤压毛坯由直径准41.2挤压成形为准41.32,由于直径增大,因此金属流动除了有轴向外,还有径向流动,在图4(b)中可以看到有径向的速度矢量,图4(c)中,挤压料已经有部分进入到过渡圆角成形处,能明显看到受过渡圆角的影响,过渡处速度明显小于其它部分金属流动速度,图4(d)中,有部分挤压料已经流过圆角处,开始受挤压成形为准34.34,此时流出的金属脱离圆角影响,流动速度迅速加快,最大速度已经达到123mm/s。

为了分析在挤压过程中挤压料的流动和速度场分布,利用Dedorm软件的点跟踪功能,在毛坯外表面,中间部位和内表面各取一点,如图5(a)所示,坐标依次为P1(-20.6,0,-38.42),P2(-17.5,0,-38.42)和P3(-14.5,0,-38.42),对这三点在挤压成形过程中的速度进行分析,从图5(b)可以看出,在第80步时,P1点在Z轴上的坐标值已经小于P2和P3点,在图5(c)中表现更为明显,这是因为毛坯外表面与凹模内表面粘结一起,在过渡圆角处,受阻于圆角的作用,外表面金属流动减缓,而内部金属则流动加快,挤压成直径较小的形状,这也与图4中金属速度流动矢量图相符合。

图6为跟踪点在径向(X向)和轴向(Z向)的速度曲线图,从图6(a)可以看出,三点在流出圆角处前,流动速度基本相等,而P1点在从韧带区流入凹模成型腔时,瞬间的速度小于其它两点,进入型腔后速度迅速恢复到与P2、P3相同,其原因是该点在毛坯与凹模接触的外表面上,与凹模有摩擦粘结。在流出圆角成形区域时,可以明显看到P1点的速度大大减少,而P2和P3速度基本相同并迅速增大,其原因在于P2和P3点脱离了圆角作用开始成形准34.34段,而P1点则还受力于圆角,速度迅速降低。图6(b)中,在径向上(X向)P1点的速度明显高于流出了圆角处的P2、P3点在径向的速度,此时P1点向X正向流动,而P2、P3点则向X负向流动,且速度较小,此时P1点受圆角作用成形为准41.32段,直径增大,向远离轴心方向流动,而P2、P3点流出圆角,成形为准34.34段,在凹模作用下向轴心方向流动。

从图4、图5和图6可以看出,凹模圆角处对金属流动具有非常重要的影响,挤压料在成形过程中,外表面材料流动速度较小,内部流动速度大,最终形成一段直径大、一段直径小的形状。

4.2 应力与应变

图7为凹模等效应力分布图,最大等效应力为420MPa,图8为凹模第一主应力分布图,最大主应力为243MPa,从图7和图8可以看出,凹模圆角处的应力明显高于直径准41.32和准34.34处,容易产生应力集中。其原因是零件形状是大小两段圆筒,中间由圆弧过渡,成形过程中,挤压料快速流向并集中在过渡圆角处,并完成直径从大到小的成形,因此挤压应力在圆角处集中,使得凹模在该处的等效应力和第一主应力远远高于其他部位。

图9为P1、P2和P3三点的破坏曲线,从图中可以看出,P1点受破坏程度远远高于P2和P3点,P2和P3点在前期基本上没有受到破坏,只有在流出圆角处后,受到凹模挤压成形为直径较小段时才有较小的破坏。

图10是三点应变曲线,明显可以看出处于毛坯外表面P1点的应变远远高于其他两点,这与挤压成形过程中金属的流动分析相符合。

4.3 模具载荷

从图11可以看出,相同挤压速度,不同摩擦系数下的进行数值模拟,得到的凹模载荷曲线的形状基本相同,在挤压材料开始进入韧带区和挤压腔上部时,主要为径向变形,模具在挤压方向上的载荷较小,当挤压料流出准41.32,经过圆角成形准34.34时,由于直径的急剧减小,挤压料不断快速向挤压方向流动,与凹模摩擦力急剧上升,此时凹模载荷开始上升,当直径较小段基本成形时,载荷趋于稳定,而在挤压末期,由于挤压毛坯的断面也参与了变形,变形抗力增加,因此载荷再次升高。图11对凸模行程为10mm处应力进行比较,摩擦因子越大,该处载荷越大,可见模具载荷与摩擦因子有着直接关系,在挤压过程中,可以采用充分的润滑,以减小摩擦因子,或者提高加工精度,降低模具表面粗糙度,通过改变表面质量,显著减小凹模挤压方向上承受的载荷,降低模具开裂和磨损等缺陷产生的几率,延长模具寿命[10,11,12,13]。

图12是在摩擦因子u=0.12,挤压速度v=20mm/s和v=10mm/s下的凹模载荷曲线图,对照图12(a),可以看出在相同摩擦因子下,挤压速度越大,凹模所受载荷越大,这是因为在冷挤压数值模拟中,没有热传递,挤压速度越大,挤压材料变形速度越大,使得挤压材料的流动应力增大,从而使模具承受载荷增大。

5 结论

(1)某型号汽车轮毂轴承外圈挤压成形过程中,模具应力集中在圆角处,对该处模具表面进行处理可以提高因应力集中造成的模具损伤,以提高模具寿命。

(2)挤压成形过程中,模具所受载荷与材料摩擦因子有关,摩擦因子越大模具所受载荷越大,因此在挤压过程中需要保证足够的润滑,或者提高模具表面质量,以降低载荷,提高模具寿命。

轴承套圈 篇6

滚动轴承[1]是一种精密的机械标准套件, 就本身节能显著和维修方便两大特点, 在我国国民经济及国防事业等各个领域中得到了广泛的运用。滚动轴承的工作性能直接影响主机的工作性能, 甚至于一些装在主机的关键部位的滚动轴承的工作状态, 几乎能决定该主机是否能继续正常运行。

目前, 我国滚动轴承在生产过程中已经实现了专业化、自动化和先进性。我国是一个滚动轴承制造大国, 从新中国成立初期到现在, 经过几十年的不断发展, 滚动轴承无论在技术、工艺和销售方面都取得了很大的成就, 在现代化工业中具有十分重要的地位。但与美国、德国和日本等其他国家相比, 制造精度却差距甚远。通过采取一系列的方法和措施来改进滚动轴承的加工工艺过程、生产方式等, 从而在保证质量的前提下提高生产效率、节约成本。

通过分析滚动轴承套圈结构特点和技术要求, 熟悉滚动轴承套圈加工工艺过程, 对滚动轴承套圈料道装置进行结构优化设计[2], 得到切实可行的设计方法, 提高企业经济效益。

2 滚动轴承套圈可调料道装置

2.1 可调料道装置的设计原理

目前大多专用机床上滚动轴承套圈料道装置是不可调的, 即在宽度、高度上不能自由调节, 一般是由单一料道使唯一型号套圈通过, 再借助外力和重力作用下, 使套圈逐个通过。一般情况下, 同一型号的套圈与同一规格的料道装置相对应。为了适应同类型不同型号套圈的流水线自动化作业, 现设计一种可调料道装置, 即在宽度和高度上可调, 实现不同直径、不同高度的套圈通过, 以减少工装、节约成本, 节省换产时间, 提高经济效益。

效果图如下:

2.2 装置加工工艺

整个装置由底板、盖板、调节板和专用螺母及螺栓组成。具体加工工艺过程如下。

2.3 装置特点

通过专用螺母、调节板和紧固内六角螺栓, 可以在宽度和高度上实现可调。盖板上留有观察口, 可以清楚直观地看到滚动轴承套圈的通过。装置采用Q235, 焊接性能好, 塑性、韧性好, 具有一定的强度, 符合在机械加工时的加工要求。灵活性强、实用性强和制造成本低是该装置的三大特点。

3 可调料道装置与传统料道装置

3.1 传统料道装置概述

由于滚动轴承结构基本相同, 但型号不同其内、外套圈直径、高度尺寸大小也不一, 在传统的轴承套圈加工过程中, 特别是超精沟道工序, 工序质量要求很高, 不得不设计一套尺寸合适的料道装置与其型号尺寸大小相匹配, 出现了有多少型号就有多少套料道装置, 并且不能相互替换。

3.2 两者对比

从工艺经济性[3]的角度去分析可调料道装置和传统料道装置的优缺点, 通过进行设计成本、换产时间、制造成本、管理费用等多方面的比较, 得出结论。

3.2.1 设计成本

该装置设计比较简单, 利用三维软件 (Solid Works、UG等) 实现模型装配。只需设计一套即可, 设计时间短, 工作量小。而传统料道装置要根据不同型号的滚动轴承来分别设计, 设计师工作量远超于前者。

3.2.2 制造成本

可调料道装置长约300mm, 宽约200mm, 高10mm, 采用Q235普通碳素钢。整个装置共有1个底板、1个盖板、2个调节板、4个专用螺母和4个内六角螺栓组成。该可调料道装置可适应几十甚至上百种套圈的超精加工。而传统料道装置则是单一型号的套圈通过, 工装型号多、零件多、件数多, 在制造过程中要消耗大量的人力、物力和财力, 制造成本高于可调料道装置。

3.2.3 换产时间

其目的旨在缩短生产转换时间。企业在生产经营活动中, 随时根据用户需求和市场状况通过换产来调节生产, 而换产时间能够直接影响到企业的经济效益。换产时间越短, 生产时间就越多, 生产出的产品数量就越多。在超精滚动轴承套圈沟道时, 通过料道装置将套圈送到指定位置, 当生产不同型号的套圈时, 只需要调节装置的4个专用螺母和2个调节板, 实现宽度和高度的可调, 即可进行作业。传统结构料道装置必须拆下原有的, 换上与套圈型号相匹配的新的料道装置, 才能保证套圈的生产加工。更换工装需要大量的时间, 直接影响到生产效率。

假设某公司某台滚动轴承超精设备超精套圈600个/时, 传统加工方式换产时, 领件、安装和调整时间为2小时, 通过设计可调料道装置后, 换产后调整时间为10min。那么该台设备一次换产可多生产套圈: (2-10/60) ×600=1100 (只) 。若该公司有该设备20台, 每天换产1次, 该工序全年多生产套圈:1100×24.5×12×20=646.8 (万只) 。考虑工装的制造成本、管理费用及人工工资, 该项技改的实施, 预计全年可为公司实现利润30多万元。

4 结论

滚动轴承套圈可调料道装置在宽度和高度上可调, 实现不同直径、不同高度的套圈通过。与传统装置相比, 可调料道装置能够有效地控制设计成本和制造成本, 缩短换产时间, 提高生产效率, 进一步提高企业经济效益。通过采用可调料道装置实现工装的系列化、通用化和标准化。

摘要：滚动轴承内、外套圈属流水线加工, 批量大、型号多、尺寸各有差异。为了适应同类型不同型号套圈的流水线自动化作业, 设计一种可调料道装置, 在宽度和高度上可调, 实现不同直径、不同高度的套圈通过, 以减少工装、节约成本, 节省换产时间, 提高经济效益。实现工装的系列化、通用化和标准化。本文将从滚动轴承套圈可调料道装置结构设计的诸多方法中, 通过机械加工工艺性分析, 经济性分析, 找到最优方案。

关键词：滚动轴承套圈,可调,加工工艺性,经济性

参考文献

[1]夏新涛, 马伟.滚动轴承制造工艺学[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[2]孙靖民, 米成秋.机械结构优化设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1985.

轴承套圈 篇7

磨削加工中, 由于磨削力和磨削热的作用, 使滚道表面层组织、力学性能等与心部基体有很大不同, 该表面层称为磨削变质层, 本文重点分析磨削加工对滚道磨后的变质层的影响。

1 磨削变质层形成的机理

磨削加工是用高速回转的砂轮, 以微小的切削深度进行精加工的一种切削加工方法, 其最突出的特征是使用砂轮。砂轮是具有大量微细而形状不规则的磨粒切削刃的多刃刀具, 每一个磨粒就相当于一个切削刃, 大多磨粒的切削刃为负前角, 因此, 磨削力较大。在磨削过程中, 滚道表面将受到砂轮的切削力、挤压和摩擦力的作用。尤其是后两者的作用, 使滚道表面形成方向性很强的塑性变形层和加工硬化层。同时, 由于砂轮的磨削速度非常高, 磨粒经过磨削区的时间极短, 砂轮和工件在磨削区内产生大量的磨削热, 由于砂轮的导热性差, 切削液不易进入磨削区, 绝大部分热量传入工件, 使工件表面局部温度迅速上升, 有时高达800~1000℃, 甚至更高, 它必然导致轴承滚道表面金相组织和残余应力发生变化, 造成滚道表面变质。尤其对淬火的轴承钢套圈磨削加工时, 由于轴承钢强度高、韧性大, 导热率又低, 不易散热, 在工件磨削表面聚集的热量较多, 使磨削温度升高, 更易造成种种表面热损, 所以磨削加工温度越高, 越易使滚道表面产生磨削变质层或烧伤。因此磨削加工的变质层主要是由磨削力和磨削热引起的。

2 滚道表面变质层分类及特点[1]

2.1 磨削热造成的变质层:

表面氧化层:瞬时高温作用下的钢表面与空气中的氧作用, 形成极薄的铁氧化物薄层。氧化层厚度与磨削工艺直接相关, 是磨削质量的重要标志。

非晶态组织层:磨削区的瞬时高温使工件表面达到熔融状态时, 熔融的金属分子流又被均匀地涂敷于工作表面, 并被基体金属以极快的速度冷却, 形成了极薄的一层非晶态组织层。很容易在精密磨削加工中被去除。

高温回火层:磨削区的瞬时高温可以使滚道表面被加热到回火温度以上时 (但没有达到奥氏体化相变温度) 滚道表面层将产生与加热温度相对应的回火组织转变, 加热温度愈高, 回火组织转变越充分, 表面层硬度下降也愈厉害, 造成回火烧伤。

二次淬火层:当磨削区的瞬时高温将工件表面层加热到奥氏体化温度以上时, 该层奥氏体组织在随后的冷却过程中, 又被重新淬火成马氏体组织, 造成淬火烧伤。

磨削裂纹:二次淬火烧伤将使工件表面层应力分布发生变化。二次淬火区处于受压状态, 其下面的高温回火区存在着最大的拉应力, 这里易发生磨削裂纹。严重的烧伤会导致整个磨削表面出现裂纹, 造成工件报废。

2.2 磨削力造成的变质层:

冷塑性变形层:在磨削过程中, 磨粒除切削作用外, 还使滚道表面承受挤压作用, 并留下明显的塑性变形层。这种变形层的变形程度将随着砂轮磨钝的程度和磨削进给量的增大而增大。

热塑性变形层:磨削热形成的瞬时温度, 使滚道表层一定深度的弹性极限急剧下降, 甚至消失。此时滚道表层在磨削力, 特别是挤压力和摩擦力的作用下, 引起的自由伸展, 受到基体金属的限制, 表面被压缩, 在表面层造成热塑性变形。

加工硬化层:由于加工变形引起的滚道表面层局部硬度升高。

3 减少或消除滚道表面变质层的措施

要减少或消除滚道表面变质层, 主要是控制磨削过程中砂轮和工件接触面的磨削温度。在生产中影响磨削温度的主要因素为砂轮、磨削工艺参数、磨削液等, 下面针对这些因素并结合生产情况进行分析。

3.1 合理选择砂轮

砂轮对滚道磨削有重要的影响, 砂轮选择是否合适, 是影响磨削质量, 磨削成本的重要条件, 必须正确的选择砂轮。砂轮的磨料、粒度、硬度、组织、粘结剂是影响砂轮磨削性能的主要因素, 而最重要的为磨料、粒度、硬度。

磨料:磨料是砂轮的主要组成部分, 直接担负着切削作用。滚道磨削用的砂轮材料一般为刚玉类磨料, 如棕刚玉 (A) 、白刚玉 (WA) 、等。根据加工质量, 选取不同的磨料, 圆锥滚子轴承粗磨滚道常用棕刚玉 (A) , 终磨滚道常用白刚玉 (WA) 。

粒度:在保证几何精度和表面粗糙度及磨削效率的前提下, 宜选用粗粒度的砂轮。粗磨时, 砂轮粒度要适当的粗些, 如果磨粒太细, 磨削能力变差, 排屑不利, 磨削热增加, 磨削变质层加厚, 烧伤。滚道粗磨可选择60、70粒度号。终磨时由于磨削余量较小, 可适当选用80、100等粒度号。

硬度:砂轮的硬度是指砂轮在外力的作用下磨粒脱落的难易程度, 它表示固着磨粒的结合力大小。与粘结剂、组织等因素有关。砂轮硬度高, 磨削温度高, 由于磨粒不易脱落, 磨削过程中磨粒钝化, 摩擦热将显著升高, 造成表面磨削变质层加厚。若砂轮硬度过软, 自锐性差, 砂轮消耗大, 效率低。因此在现行工艺条件下, 滚道磨削一般采用中软G、K, 或采用中硬L、M等砂轮。

在实际加工中, 外圈滚道磨削在MZ2015C机床上一般采用砂轮为A60K5V、A70K5V、WA80K5V;内圈滚道3MZ2116和3MZ215A砂轮采用A60K5V、A70K5V、WA80K5V等。

3.2 合理选择磨削工艺参数

对滚道表面变质层影响较大的工艺参数有:进给量、工件和砂轮线速度、磨削深度和电主轴功率等。

进给量:磨削进给量对表面变质层影响很大。成品轴承表面的磨削变质层, 主要是粗磨阶段形成并一直带入成品的。因此, 要合理地选择粗磨进给量, 使其产生的表面磨削变质层在精磨加工能够去除, 而精磨进给量的选取, 也必须依其可能产生的磨削变质层能够在以后的光磨加工中被去除为好, 各工序进给量可通过试验优化确定。磨削时必须保证光磨时间, 适当的光磨时间对保证轴承滚道表面精度、粗糙度和控制表面变质层都非常重要。

工件和砂轮线速度:如果砂轮线速度过高、工件速度过低都将造成磨削温度的增加, 所以必须合理选择砂轮和工件线速度。

磨削深度:磨削深度增大, 磨粒所受阻力增大, 同时磨粒与工件表面摩擦加剧, 磨削热增加, 容易烧伤工件, 必须合理选择磨削深度, 合理分配磨削余量。

电主轴功率:要合理选择砂轮驱动电动机功率, 否则将造成大批工件表面严重的磨削烧伤。若电动机功率过小, 加工零件尺寸较大, 进给量没有相应地减小, 磨削加工时电动机负荷超载, 当进给时发出尖叫声, 主轴速度在切入时有减慢现象, 检查所加工的轴承套圈表面, 95%以上的磨削表面有变质层, 酸洗检验发现大批表面有严重烧伤。

3.3 磨削液:

不同的磨削液, 其磨削效果差别很大, 选择适宜的磨削液可以提高生产率, 减少砂轮的消耗, 降低工件表面温升, 降低工件表面粗糙度。一般说来, 磨削液应以冷却为主, 并应大量使用。轴承生产中, 主要选用水溶性磨削液, 例如69-1乳化油, 加适量的添加剂。滚道高速磨削时采用合成磨削液, 如GMY-3磨削液。冷却时, 磨削液应以一定压力和流量直接浇注在磨削区, 达到降温目的, 减少表面磨削变质层。

结束语

本文分析了磨削加工对滚动轴承工作表面的影响与措施, 特别是对磨削变质层的影响, 使我们在现有的生产条件下, 可以通过选择合理工艺参数, 合理选择砂轮、磨削液等措施, 有效减少或避免变质层的形成, 消除滚道表面烧伤、裂纹, 确保滚道加工表面质量, 提高滚动轴承工作质量和使用寿命。

参考文献

轴承套圈 篇8

关键词：无心磨床,轴承套圈,特点,技术要求

0 引言

无心磨床是托板上有轴向定位支点,工件采用无心夹持,一般支承在导轮和托架之间,由以砂轮或导轮切入进行磨削的磨床。主要由磨削砂轮,调整轮和工件支架三个机构构成。在进行无心磨削的时候,通过导轮架或砂轮架的移动来实现径向进给。工件的中心必须高于磨削轮和导轮的中心连线,这样便使工件与磨削砂轮和导轮间的接触点不可能对称,于是工件上某些凸起的表面在多次转动中能逐渐磨圆。

1 无心磨床轴承套圈

轴承套圈是具有一个或几个滚道的向心轴承的环形零件。

1.1 轴承套圈外圆无心磨削的概况

1.1.1 由于磨削过程中工件的定位由砂轮、导轮和托板确定,轴承套圈的中心位置随着工件的运动,在径向平面内是不固定的。因为内外套定位时不规则的波浪形,随着套圈的转动,其表面波纹上任何一点会周期性的依次通过托板和导轮的两个定位点,从而使套圈的中心在径向平面内作周期性的移动,所以说没有固定的位置。

1.1.2 因为轴承套圈的磨削表面就是定位基础,套圈磨削表面的原始误差及磨削后的误差都会反映为定位误差,从而影响到套圈正在磨削部分的形状尺寸,进而反映为加工误差。再加上套圈运动是由砂轮、导轮和托板联合控制的,并以导轮的控制为主,套圈运动的稳定性,不仅取决于机床运动传动链,而且还与套圈、导轮和托板的实际情况,比如形状、重量、导轮和托板的材料、表面状态等等有关。

1.1.3 由于导轮轴线与砂轮轴线有一倾斜角α,工件与导轮不是线接触。为使工件与导轮保持线接触,导轮的形状就不应是圆柱形,而应将其做成双曲面形。为此修正砂轮时,金刚石笔的运动应根据角α加以调整。

2 无心磨床轴承套圈的技术要求

2.1 砂轮选择要求

2.1.1 材料选择

磨抗张强度高的材料时,选用韧性大的磨料。磨硬度低,延伸率大的材料时,选用较脆的磨料。磨硬度高的材料时,选用硬度更高的磨料。对于粒度的选择上,用粗粒度砂轮磨削时,生产效率高,但磨出的工件表面较粗糙;用细粒度砂轮磨削时,磨出的工件表面粗糙度较好,而生产率较低。在满足粗糙度要求的前提下,应尽量选用粗粒度的砂轮,以保证较高的磨削效率。

2.1.2 工件尺寸

由切削力和内应力引起的变形也越大,磨削余量应取的大一点。要注意工件形状复杂或技术要求高的零件应取较大的磨削余量,在轴承套圈磨削加工中,高精度的套圈磨削余量一般要增加0.1~0.5mm。

2.1.3 硬度选择

磨削软材料时要选较硬的砂轮,磨削硬材料时则要选软砂轮;端面磨比圆周磨削时,砂轮硬度应选软些。刚性差的工件(如细长、薄壁等工件),磨削余量取大些,如窄系列轴承套圈外径的余量就要取大一些的数值。

2.2 侧导板的选择

最后对于侧导板的选择:侧导板作为导板是共建定位装置的延长部分,直接影响工件进入和离开磨削区域时导向是否正确,当前后侧导板工作面一工件运动方向不平行时,将直接影响工件的圆柱度。

2.3 无心磨床常规工件中心高目测技术

工件中心高h对棱圆度的影响,h大时,无心外圆磨削消除工件原始椭圆度能力差,磨削过程也不稳定。h太小,消除工件棱圆度能力差。从成圆理论知,当h=0时,各奇次谐波μni=1(μi=1)。也即是,工件件中心高h=0,无法改善奇次谐波。在h=0的附近,有某些奇次谐波μni>1,故工件在这些条件下磨削,棱圆度反而恶化了。随着h的提高,μni向小于1的方向变化,工件棱圆度得以改善。工件中心高对椭圆度的影响与棱圆刚好相反,在h=0附近,椭圆度可以得到迅速改善。提高工件中心高度,椭圆度不易改善,且易产生较高次的偶次谐波。同时,中心高度过高,受力不稳,易发生振动,椭圆度会恶化。

计算确定中心高的公式:(ds+dw)*(dr+dw)/(ds+dr+2dw)*0.065(公式中:ds为磨轮直径,dw为工件直径,dr为导轮直径,单位mm;Γ为工件与磨轮、导轮接触点的切线夹角,通常取5°~11°)

如图所示:

在粗磨时,采用较高的中心高度,以改善棱圆度为主;精磨时,将中心高度降低一些,以改善椭圆度为主,同时进一步改善棱圆度。

2.4 无心磨床对于托板的形状和角度的要求

由于托板角的大小对磨削工件的棱圆的边数有影响,在磨削过程中工件实际中心线偏离理论中心线,当这两条线在水平面内相交成一定角度时,就会形成锥度。当这个角度在工件运动过程中不断地、连续地变化时,就会形成凹度或凸度。我们在托板顶角ψ=60°,中心高h=3~15mm条件下,对于长度均为30mm,直径分别为准9mm、准14mm、准20mm的工件进行操作中,发现工件直径越小,其惯性小,不圆度误差越不易改善。对于托板的角度选择,在一般托板角β在20°~60°内进行选择的时候,粗磨及磨削大直径的工件时,可以选择较小的β角。

一般托板长度L在贯穿磨削时取:L=A+B+b S(公式中,A为磨削区前伸长度,A=(1~2)倍的工件长;B为磨削区后伸长度,B=(0.75~1)倍的工件长。b S为磨削砂轮宽度,mm)切入磨削时,托板比工件长5~10mm即可。托板的厚度影响其刚性和磨削过程的平稳性,一般比工件直径小1.5~2mm。

参考文献

[1]吴敏达.无心磨床的原理及使用.机械工业出版社.