新型空心滚子的加工工艺

2010-07-31彭来深李伟建潘存云

轴承 2010年3期

彭来深，李伟建，潘存云

(1.衡阳纺织机械厂，湖南衡阳 421007；2.国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙 410073)

滚子的加工工艺问题历来受到重视，进行了许多改进研究[1-5]。文献[6]提出了一种新的空心滚子结构，这种滚子的加工工艺与实心滚子加工工艺有相同之处，但由于这种滚子结构上的特殊性，其加工工艺也有自身新的特点。该新型空心滚子由内、外环组成，内、外环间由很小的锥角配合，因而这种滚子在设计时既要遵从滚子的相关标准GB/T 4661-2002，又要遵从圆锥配合的相关标准GB/T 15755-1995。通常，不同长度和不同锥度的锥体和锥度深孔，由不同的加工方法来加工。如对于圆锥长度短和锥角较大的内、外锥体，采用转动小拖板的方法来车圆锥；对于圆锥较长和斜度较小的外圆锥表面，可将尾座偏移一个距离；对于精度要求较高的圆锥或大量生产时采用靠模法车圆锥[7]，而锥度深孔除了调整小刀架角度以及使用靠模法加工外，还可以安装专用的工装来加工[8]。本文分析了新型空心滚子的结构特点，借鉴已有滚子和圆锥面的加工方法，结合现有设备提出两套完整的加工工艺。

1 新型空心滚子的结构

文献[6]提出的新型空心滚子结构如图1所示。该新型空心滚子由材料不同的内、外环压配而成，外环有内锥角，内环有内、外锥角。文献[6]提供的各组结构参数表明这种新型空心滚子内、外环零件属于薄壁件，加工时需要保证零件的刚度，防止加工时工装对零件产生过大的夹紧力，而导致加工件变形，影响加工精度。因而在制定加工工艺时，需要考虑配合面的配合率、小锥角精度以及零件加工刚度。

图1 新型空心滚子结构图

2 加工工艺

新型空心滚子的加工工艺由内、外环的加工工艺和内、外环压配后的加工工艺两部分组成。考虑到新型空心滚子内环为双锥面，外环为外柱内锥结构，两者的加工工艺基本上是一致的。

对于单件小批量生产，制定的内、外环零件加工工艺为：棒料→车坯→车锥面→磨内表面→磨外表面(采用芯轴装夹定位，被加工件如果是内环，磨外圆锥表面；若是外环，磨外圆柱表面)。加工内、外环零件后，新型空心滚子的加工工艺为：压配内、外环→粗磨外圆→磨双端面→精磨外圆→超精外圆。

如果大批量生产，并且加工精度要求较高，制定的内、外环的加工工艺为：棒料→车坯→车锥面→粗磨外圆→磨两端面→精磨外圆→磨内表面→磨外表面(采用芯轴装夹定位，被加工件如果是内环，磨外圆锥表面；若是外环，磨外圆柱表面)。加工内、外环零件后，新型空心滚子的加工工艺为：压配内、外环→粗磨外圆→磨双端面→精磨外圆→超精外圆。

第1种工艺，由于零件的定位基准差，所以端面对外圆的垂直度不好控制，磨完内锥孔后，孔的尺寸偏差和同轴度较大，难以保证零件的加工精度。另外这种工艺中双端面只磨削了一次，磨削留量要求较大。而第2种工艺中增加了粗磨外圆、磨双端面、精磨外圆工序，可以保证零件端面对外圆的垂直度要求，零件长度尺寸的散差较小，也适于采用轴向定位的装夹方式。

这两种加工工艺在加工内孔时，装夹方式上也有很大的区别。小批量生产时采用径向支承(图2a)，即采用三爪卡盘来装夹。这种装夹方式下，每加工一个零件时都需校表找正，而且在加工过程中需要反复测量工件被加工表面，直至达到加工尺寸，稍不注意，就会造成零件尺寸超差，效率较低，易产生废品。并且，由于被加工零件是薄壁件，采用三爪卡盘的装夹方式，容易产生径向夹紧变形，加工完孔卸下工件时，工件弹性变形的恢复会导致工件孔圆度加大。而大批量生产时，采用轴向定位(图2b)，即做一个带锥柄的夹具体，工件通过左、右衬套置于夹具体环形腔中，采用螺纹连接，端盖压紧的方式装夹。通过轴向定位既能减少工件夹紧时的径向变形，保证工件的圆度要求，又能有效保证零件的加工尺寸要求。一批零件的重复定位性能好，大大提高了生产效率。通过更换不同的左、右衬套，就能加工不同规格滚子的内、外环，具有一定的加工适应性。