圆锥滚子轴承滚道直线性对轴向跳动的影响

2013-10-11李满昌周晶莹

哈尔滨轴承 2013年2期

李满昌，周晶莹，孙磊

（哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江哈尔滨 150036）

1 前言

轴向跳动是圆锥滚子轴承的旋转精度非常重要的一项内容，轴承套圈滚道的形状误差对轴承的旋转精度有很大影响，无论机械设备加工精度有多高，工艺多么科学，轴承零件滚道表面都不会是理想形状，就产生了形状误差，而轴承各滚道面的形状误差又不是单一存在的，往往是几种因素，如滚子精度、挡边精度、基准端面精度及滚道直线性等随机组合在一起的共同作用，使轴承在旋转时产生轴向跳动，其中滚子精度、挡边精度及基准端面精度是实际可控的，因此本文仅讨论直线性对轴向跳动的影响。

2 滚道直线性对轴向跳动的影响

2.1 滚道直线性影响轴向跳动的原因

当圆锥轴承在规定负荷工作过程中，外圈与轴承座过盈配合静止不动，内圈随主轴转动，滚子一方面绕自身轴线自转，同时随保持架绕主轴轴线公转，在理想状态直线性下，因为工作过程中接触面弹性变形的存在，内、外滚道与滚子是线接触如图1，接触很稳定，但如果内、外滚道直线性达不到工艺要求，就会使内、外滚道与滚子的接触形式变为不规则的单点或多点接触，甚至某些滚子会悬空，接触形式不稳定如图2，使之产生较大轴向跳动，影响轴承旋转精度及使用寿命，滚道直线性形式一般有玄线形、凹线形、凸线形、直线形等，如图3。

2.2 滚道直线型不同形状对轴向跳动的影响程度对比

以32032X为例说明，首先挑选一套各项精度完全符合技术要求的内圈，然后再挑选出各项精度符合技术要求并滚子差统一的滚子，在把内圈组件合套，调整好沟摆仪器，按技术条件选择好负荷，抽取不同形状直线性的外套，直线性误差值不超过5，各20件，逐一测量并绘制曲线，绘制结果如图4。

图1 理想接触示意图

图2 非理想接触示意图

图3 滚道直线性的不同形状图形

图4 不同形状滚道产生的轴向跳动对比

从试验结果可以看出，凸线形滚子比较稳定，轴承轴向跳动量较小，而玄线形和凹线形直线性相对来说不稳定，轴向跳动量变化较大，直线形直线性居前两种线形之间，偶有较大轴向跳动，所以在加工过程中，滚道直线性通常选择凸线形。

3 凸线形滚道凸度中心曲率半径的计算

经实践证明，如果凸度形直线性的凸度值过大，轴向跳动量也会超出技术要求，因此，经过长期的理论联系实践，总结出了内、外滚道凸度中心处的曲率半径公式，如公式 1、2。

式中：

l ——滚子有效长度；

φ——滚子母线与其轴线的夹角；

δm——凸度的平均值，此值为经验值；

Cm——凸度中心距外圈基准端面距离;

α——外滚道公称角度。

同样以32032X为例计算其两滚道凸度曲率半径，已知：

l=35.32 mm，φ=1°30、，δm=0.0035mm，Cm=18.417 mm，α=17°，

将以上参数带入公式（1）和（2）得：

44584mm即为内滚道凸度中心的曲率半径，52984mm即为外滚道凸度中心的曲率半径。

4 磨加工中滚道凸度的调整方法

磨加工滚道凸度的产生完全取决于砂轮最终的修整形态，本文只介绍手动外滚道设备的调整方法，因为随现代数控加工技术及可编程逻辑控制器的发展，目前数控磨床已经实现了对数曲线的修整模式，并且此项技术已经大规模应用到滚子轴承的加工中，操作人员只需输入所需的技术参数，机床就能自动的修整出所需技术参数的砂轮并能自动补偿误差，不需要人为干预。

手动设备加工滚道凸度，是通过调整修整器上金钢笔的仰角β，利用修整砂轮过程中产生瞬时修整力F，使金钢笔顺着修整力F方向产生微小变形，微小变形使得靠近砂轮中心线的点去除量大，最终得到砂轮中间修整多，靠近两端修整少的类圆弧，滚道凸度大小的控制需要一定操作经验，实现金钢笔的仰角β以及瞬时修整力F合理控制，达到加工要求，修整简图如图5 ，修整后得到砂轮形状如图6 。