多溝金剛石滾輪設(shè)計與應(yīng)用

馮新寬，林繼龍，林繼泉，許琴芳

(1.山東藍(lán)宇精密軸承制造有限公司，山東 臨清 252664；2.蘇州工業(yè)園區(qū)廣達(dá)精密工具有限公司，江蘇 蘇州 215021)

1 原金剛石滾輪使用情況

雙列角接觸球軸承和雙列深溝球軸承內(nèi)、外圈溝道的精度直接影響裝配質(zhì)量，繼而影響產(chǎn)品的接觸角和振動值。而兩溝道精度指標(biāo)主要有溝心距、溝曲率、溝底直徑圓度、兩溝底直徑相互差、兩溝道徑向跳動和溝道表面粗糙度，一般工藝要求溝心距的偏差≤±0.005 mm，兩溝曲率偏差≤±0.006 mm，兩溝底直徑相互差≤0.003 mm，兩溝道徑向跳動≤0.003 mm，兩溝曲率素線輪廓度≤0.003 mm，溝道表面粗糙度≤0.2 μm。而在磨削3056和4000系列中小型軸承套圈雙溝道時，修整砂輪的金剛石滾輪大多為如圖1所示的雙溝金剛石滾輪，要求金剛石滾輪的溝心距偏差≤±0.003 mm，兩溝曲率偏差≤±0.005 mm，兩溝底直徑相互差≤0.002 mm，兩溝道徑向跳動≤0.002 mm，兩溝道曲率素線輪廓度≤0.002 mm，溝道表面粗糙度≤0.4 μm。同時還要求滾輪自身精度符合圖1的技術(shù)指標(biāo)。雖然采用此金剛石滾輪修整的砂輪磨削的套圈雙溝道各項精度均能達(dá)到工藝要求，生產(chǎn)效率也高，但是每個該結(jié)構(gòu)的金剛石滾輪只能用于單一品種產(chǎn)品砂輪的修整，使用成本較高，無法適應(yīng)小批量、多品種的雙溝道磨削砂輪的修整。

圖1 雙溝金剛石滾輪示意圖

2 多溝金剛石滾輪的設(shè)計

為開發(fā)3800，3900和3000系列新產(chǎn)品，考慮到此系列產(chǎn)品壁薄和寬度窄的特點(diǎn)，依據(jù)ZYB3—1989和ZYB28—1998設(shè)計方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，工藝實現(xiàn)方法中，內(nèi)、外圈兩溝道須采用金剛石滾輪修整砂輪一次成形磨削才能達(dá)到工藝要求，但由于此系列產(chǎn)品套圈溝心距和溝曲率均較小，結(jié)合車間現(xiàn)有金剛石滾輪的實際安裝空間，設(shè)計出了能修整多尺寸規(guī)格砂輪的低成本、高精度多溝金剛石滾輪，其結(jié)構(gòu)及各項精度指標(biāo)如圖2所示，其外形尺寸與原金剛石滾輪相同。該多溝道金剛石滾輪的技術(shù)要求為：(1)各區(qū)溝心距偏差為±0.003 mm， 各區(qū)溝曲率偏差為±0.005 mm；(2)同曲率兩溝道單一平面平均直徑差Dimp1-Dimp2≤0.002 mm;(3)同曲率兩溝道平均半徑差Rimp1-Rimp2≤0.002 mm;(4)同曲率兩溝底直徑對軸線的跳動≤0.002 mm;(5)各區(qū)溝曲率素線輪廓度≤0.002 mm；(6)各區(qū)溝曲率表面粗糙度≤0.4 μm。

圖2 多溝金剛石滾輪示意圖

多溝金剛石滾輪采用濃度為100%、粒度為140/170的天然金剛石，并采用金屬結(jié)合劑，表面金剛石分布應(yīng)均勻，金剛石與不銹鋼基體結(jié)合應(yīng)緊密、牢固，不得松動，再經(jīng)燒結(jié)后磨削修整制成。

磨削3800，3900，3000和4200系列內(nèi)圈溝道用多溝金剛石滾輪溝心距、溝曲率大小及分布情況如圖3所示。滾輪外表面設(shè)計了10條圓弧溝，相鄰兩溝形的大小、深淺相同，共5個工作區(qū)位，從小到大依次編號。1區(qū)適合3800～3803內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；2區(qū)適合3804～3810，3900～3903內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；3區(qū)適合3811～3812，3000～3003內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；4區(qū)適合3814～3816，3904～3906，4200～4202內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整；5區(qū)適合390/32，3907～3908，3813內(nèi)圈雙溝道磨削砂輪的修整。

圖3 10溝金剛石滾輪的外徑面分布情況示意圖

使用時根據(jù)被加工套圈溝道工藝要求，選用金剛石滾輪的合適溝道，當(dāng)選用1～3區(qū)滾輪溝道時，基準(zhǔn)面(圖2)正對機(jī)床磁極安裝滾輪軸；當(dāng)選用4，5區(qū)溝道時，將滾輪反向非基準(zhǔn)面正對機(jī)床磁極安裝滾輪軸。安裝滾輪時應(yīng)用85 ℃左右的熱水浸泡滾輪使內(nèi)孔脹大，以便于安裝。滾輪安裝進(jìn)滾輪軸后須擰緊背帽，再通過調(diào)整滾輪座軸向位置使選中滾輪的兩溝道正對砂輪，再擰緊固定滾輪座鎖緊螺釘。修整砂輪時，滾輪線速度大約為被修整砂輪線速度的0.40～0.65倍,滾輪切入量以砂輪每轉(zhuǎn)切入0.5～1 μm 為宜,每次修整砂輪的總量應(yīng)為0.02～0.04 mm，光磨時間盡量短。修整砂輪時必須遵守工作程序：快進(jìn)(不能接觸砂輪) →慢進(jìn)(按需要的切入速度進(jìn)給) →光磨→退出。不得錯步，否則滾輪壽命難以保證。修整好砂輪后，可直接切入磨削套圈溝道。

3 多溝金剛石滾輪的應(yīng)用實例

多溝金剛石滾輪與雙溝道磨削砂輪以及3811～3812，3000～3003內(nèi)圈雙溝道磨削工作區(qū)位剖面如圖4所示。調(diào)整砂輪至滾輪第3工作區(qū)位。

1—金剛石滾輪；2—砂輪；3—內(nèi)圈；4—磁極(端面支承)

安裝使用后磨削3811～3812內(nèi)圈和3000～3003內(nèi)圈的各項參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 軸承內(nèi)圈溝道的各項參數(shù)指標(biāo)

多溝金剛石滾輪其余各區(qū)位修整砂輪后磨削內(nèi)圈的各項參數(shù)檢測方法和使用量具與表1相同，各項精度指標(biāo)均達(dá)到使用要求。多溝金剛石滾輪各區(qū)修整砂輪后磨削溝道的圓度、表面粗糙度檢測結(jié)果見表2。

表2 溝道圓度、表面粗糙度檢測結(jié)果

經(jīng)過2年多生產(chǎn)實踐驗證，在3800，3900，3000系列雙列角接觸球軸承雙溝道內(nèi)、外圈磨削時使用多溝金剛石滾輪修整砂輪，效果較好。隨后又推廣到4000和5000系列產(chǎn)品雙溝道磨削砂輪的修整中，分別設(shè)計制作了4溝金剛石滾輪和6溝金剛石滾輪，都取得了滿意的效果。

4 結(jié)束語

實踐證明，多溝金剛石滾輪適合小批量、多品種的雙溝道產(chǎn)品的生產(chǎn)，1個金剛石滾輪可修整多個尺寸規(guī)格的雙溝道磨削砂輪，特別適用于溝曲率≤8 mm、溝間距≤16 mm的雙列球軸承套圈雙溝道磨削砂輪的修整。