[发明专利]轴承外圈滚道凸度的加工工装及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于轴承的磨削与超精加工技术领域，特别是涉及一种对滚子轴承外圈内表面的滚道凸度进行磨削与超精加工的装置及方法，具体是一种轴承外圈滚道凸度的加工工装及其加工方法。

背景技术

在质量要求较高的滚子轴承中，轴承滚道的表面，即与滚子接触的位置都带有一定的凸度，即滚子在轴承中与滚道的横向接触面不是一条线，而是一个凸度点（如图1所示）。这是因为在轴承运转时，因疲劳剥落而损坏的轴承大多数是在滚道的边沿开始，试验和实践结果表明，在滚道的边缘一带有很大的接触应力集中现象。其原因有两个：一是边缘效应，这一点非常重要，往往边缘应力比滚道中间部分的应力大好几倍。另一个原因是轴承在运转时套圈产生偏斜，滚子与套圈滚道的接触应力产生变化，边缘应力显著增加，其应力要比计算的应力大1-2倍。由于这两个应力的叠加，总应力要比计算的应力大4-9倍。为了消除边缘应力的集中和提高滚道的工作寿命，所以采取了改变滚道素线的途径，使滚道成为带凸度的滚道。

此外，滚子在带凸度的滚道中运行，还可以起到减少滚动摩擦阻力，且润滑油也可以比较容易的进入滚动结合面。

轴承外圈滚道凸度一般采用磨削加工的方式，磨削加工方案有多种，目前市场上常用的加工方法如图2所示：磁极2固定在转轴1上并随之旋转，轴承外圈3通过磁力吸附在磁极2上，砂轮4外缘修整成一定的形状（微量凹形），然后进入轴承外圈3内部进行切入磨削，从而把轴承外圈3的内表面磨削成与砂轮4外缘形状对应的凸度形状。

此种磨削方法的关键是砂轮的修整，目前市上常用的砂轮修整方法有插补（双伺服）进给法，单点斜线修整法，靠模（仿形）法等。这几种磨削方法存在以下缺点：

（1）因为砂轮在磨削过程中由于磨损而不断变小，所以，在砂轮上修整凸度形状，都存在凸度形状不稳定的缺点。

（2）由于采用切入式磨削，即砂轮在磨削过程中相对工件的位置始终不变，磨粒所磨削的工件磨痕始终在同一轨迹上，磨痕加深，会影响到工件磨削表面的粗糙度。

（3）磨削时，砂轮修整的凸度宽度中心一定要与工件宽度的中心重合，否则工件的凸度形状将不对称，调节时很麻烦。

（4）每套砂轮修整器都存在结构复杂、成本高，不易操作，不易维修等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单，调整容易，易损件少的轴承外圈滚道凸度的加工工装及其加工方法，其磨削效率高，磨削面粗糙度好，砂轮修整简单容易，滚道凸度形状稳定。

按照本发明提供的技术方案：轴承外圈滚道凸度的加工工装，包括转轴、磁极和砂轮，转轴装在一个可带动其旋转的转轴驱动机构上；磁极固定在转轴上并随之旋转，磁极用于吸附固定轴承外圈；砂轮装在一个可带动其旋转的砂轮驱动机构上，砂轮用于伸入轴承外圈内部，砂轮外缘对轴承外圈的内表面进行磨削加工；其特征在于：所述转轴的回转中心线与砂轮的回转中心线呈一定的夹角α，所述砂轮的外缘为直线形，砂轮和/或轴承外圈可沿着砂轮回转中心线的方向往复移动。

作为所述加工工装的进一步改进，所述夹角α的大小可调整，以调整轴承外圈滚道凸度的大小。

作为所述加工工装的进一步改进，所述砂轮进入轴承外圈内的相对位置可调整，以调整滚道凸度在轴承外圈上的对称性。

所述轴承外圈滚道凸度的加工方法包括如下步骤：

（1）、将待加工的轴承外圈吸附固定在转轴端部的磁极上，根据轴承外圈滚道凸度的加工工艺要求，调整转轴回转中心线与砂轮回转中心线的夹角α的大小，调整砂轮进入轴承外圈内的相对位置；

（2）、启动设备，转轴带动轴承外圈旋转，砂轮和/或轴承外圈沿着砂轮回转中心线的方向往复移动，砂轮先与轴承外圈内表面的两侧相接触，进行磨削加工，从而把轴承外圈的内表面磨削成一个中间凸起的双曲线形状，即加工出滚道凸度。

作为所述加工方法的进一步改进，所述夹角α的调整方式为：滚道凸度要求越大，夹角α也越大；滚道凸度要求越小，夹角α也越小。

作为所述加工方法的进一步改进，所述砂轮进入轴承外圈内的相对位置的调整方式为：滚道凸度在轴承外圈上的对称性要求越好，砂轮进入轴承外圈时，砂轮回转中心线越要靠近轴承外圈的中心，反之则相反调整。

本发明与现有技术相比，优点在于：

（1）结构简单，调整容易，易损件少。

（2）、通过砂轮和/或轴承外圈的往复移动，提高了工件的磨削效率与磨削面的粗糙度，避免了传统切入磨削法效率低，粗糙度差的缺点。