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圓錐滾子軸承的滾道形狀直接影響軸承使用精度、性能和工作壽命。軸承在工作時(shí)受外力作用，滾道產(chǎn)生彈性變形，在滾道兩端產(chǎn)生較大的變形量而造成應(yīng)力集中，引起軸承失效，具體失效的形式為滾道兩端各邊緣處在圓周方向呈對(duì)稱位置環(huán)帶樣剝落。而采用凸度滾道可以有效改善滾道的應(yīng)力分布情況。
1、什么是圓錐滾子軸承內(nèi)圈滾道凸度呢？本公司分享內(nèi)圈滾道凸度實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，如下：
圓錐軸承內(nèi)圈滾道凸度加工采用成形切入磨削，為使?jié)L道獲得帶凸度的滾道表面，必須將砂輪的表面修整成凹的工作表面。通過(guò)調(diào)整砂輪修整器上金剛筆運(yùn)動(dòng)軌跡與砂輪軸中心線夾角β使砂輪成形，即將金剛石水平修整砂輪改為傾斜修整砂輪，將砂輪磨削表面由原來(lái)的直素線形成的圓柱面修整為曲素線形成的雙曲面，如圖1所示。
圖1砂輪修整示意圖
2、凸度滾道加工工藝分析
按用戶產(chǎn)品或技術(shù)條件規(guī)定，一般滾道凸出量為3～8μm。粗磨滾道工序留量過(guò)大，砂輪消耗大且加工精度低，不宜磨凸度滾道，可預(yù)成形磨；超精工序留量一般為5～10μm，留量偏小不易磨出有凸出量的滾道；而終磨滾道留量一般在0.04～0.10mm之間，該工序的留量較為適合磨出有凸度的滾道。砂輪的選擇應(yīng)遵循砂輪工作表面的形狀，選用具有良好保持性和較細(xì)粒度的硬砂輪。
圖2為砂輪修整計(jì)算示意圖。圖中，Δ為工藝要求的滾道凸度值；D為砂輪直徑；H為砂輪寬度；β為金剛石修整砂輪軌跡與砂輪軸心線的夾角。
圖2砂輪修整計(jì)算示意圖
由圖中可知
以加工32308軸承內(nèi)圈為例，H=23mm，D=500mm，終磨滾道凸度值Δ=4μm。將已知參數(shù)代入(1)式得β≈7°。
3、凸度滾道加工調(diào)整方法及加工控制
3.1砂輪修整器操作要領(lǐng)
(1)調(diào)整工件軸與砂輪軸的角度，保證套圈軸線與砂輪軸線平行。
(2)根據(jù)工件尺寸與技術(shù)條件計(jì)算β值。
(3)砂輪寬度中心位置找正。先調(diào)整金剛石筆尖位置，預(yù)調(diào)金剛石筆尖的軌跡能通過(guò)砂輪寬度中心線與其軸線的交點(diǎn)，保證獲得理想對(duì)稱的滾道凸度形狀(圖3)。如果砂輪修整器的運(yùn)行軌跡沒(méi)有通過(guò)砂輪寬度中心與軸線的交點(diǎn)，偏左或偏右，則形成的滾道凸度的最高點(diǎn)也將偏左或偏右。試磨產(chǎn)品后，用儀表測(cè)量滾道凸度角，其值若有增加或減小，即為金剛石筆尖的軌跡沒(méi)有通過(guò)該交點(diǎn)處，需進(jìn)行修整。若測(cè)量滾道凸度角增加，則需將砂輪修整器底座向非基準(zhǔn)面移動(dòng)，修正角度不變，再進(jìn)行砂輪的修整，直至使金剛石筆尖軌跡通過(guò)該交點(diǎn)處為止。
圖3 砂輪修整調(diào)整示意圖
(4)砂輪成形微調(diào)修整。通過(guò)產(chǎn)品的試磨，用輪廓度儀進(jìn)行凸度量比對(duì)，再進(jìn)行角度微調(diào)修整砂輪，得到相對(duì)理想的對(duì)稱凹形砂輪，磨削出合適的凸度和對(duì)稱滾道。
3.2砂輪磨削及修整控制
為了獲得較好滾道凸度，應(yīng)及時(shí)修整砂輪。砂輪的修整時(shí)間間隔與工件的技術(shù)要求和砂輪硬度、粒度有關(guān)，結(jié)合加工試驗(yàn)，一般參照原則為:
(1)應(yīng)控制磨削時(shí)間在4～10s，并且磨削時(shí)無(wú)火花，即光整磨削3～6s。
(2)修整器修整時(shí)間應(yīng)控制在0.6～1.5mm/s，往復(fù)修整要根據(jù)不同工序調(diào)整修整速度，粗磨時(shí)修整速度可加快，終磨修整速度稍慢。
(3)砂輪修整頻率。粗磨(預(yù)磨)每8件修整一次；細(xì)磨每15件修整一次；終磨每20件修整一次。若上工序產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定且不能保證凸度要求時(shí)，適當(dāng)增加修整頻次。加工工序質(zhì)量穩(wěn)定，確定滿足工藝要求的技術(shù)條件的部分經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表1所示。
3.3其他影響因素
(1)前工序尺寸公差及幾何精度。為獲得較好的滾道凸度形狀，前工序尺寸要統(tǒng)一，散差應(yīng)控制在0.03～0.08mm；幾何精度應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)條件，若角度偏差、滾道跳動(dòng)量等精度偏大時(shí)應(yīng)增加砂輪修整頻次。
(2)前工序滾道形狀。前工序滾道形狀對(duì)凸度形狀影響巨大。滾道加工時(shí)的留量太??；砂輪軸線與工件軸線不在一個(gè)平面內(nèi)，磨削形成一個(gè)雙曲面滾道(滾道素線凹心)；以及套圈進(jìn)行熱處理時(shí)，油溝和滾道連接的棱角處較高的淬火硬度，使砂輪兩端消耗大，砂輪磨削表面形成圓弧狀，加工滾道時(shí)形成的滾道凹心，都將影響滾道凸度的磨削成形。
(3)在超精工序中，油石沿滾道素線方向往復(fù)振動(dòng)，增大了滾道中部的超精量，滾道素線會(huì)出現(xiàn)向下凹的情況，影響成品滾道凸度量。
總結(jié)：
軸承滾道凸度的加工過(guò)程中，砂輪修整是一個(gè)核心問(wèn)題，砂輪修整頻次與砂輪硬度、粒度、工件尺寸、形狀、材質(zhì)、冷卻狀況等眾多因素有關(guān)。
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