[发明专利]圆锥滚子球基面磨削力的计算方法

说明书

本发明公开了一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法，本方法首先设定圆锥滚子与两导轮盘为刚性接触，且没有滑动、自转速度稳定，隔离盘的转速等于两导轮盘转速差的二分之一，圆锥滚子自转线速度等于右导轮盘线速度与隔离盘线速度之差；根据圆锥滚子球基面的加工原理，圆锥滚子球基面磨削时的磨削力切向磨削力和法向磨削力；推导圆锥滚子球基面磨削时的受力平衡方程；计算圆锥滚子球基面磨削接触弧长，计算最大未变形切削厚度，最终通过计算得到圆锥滚子球基面的磨削力。本方法充分考虑圆锥滚子的磨削运动轨迹和成形接触弧长，适用于圆锥滚子球基面磨削加工过程分析，推动磨削工艺参数优化技术发展，提高圆锥滚子磨削加工精度。

技术领域

本发明涉及一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法。

背景技术

圆锥滚子轴承具有能承受高径向载荷的能力，又能同时承受轴向载荷，滚子可实现纯滚动，摩擦系数低；这些优越的性能使得圆锥滚子轴承广泛用于机床、汽车、冶金、航空等行业。圆锥滚子轴承在工作时，圆锥滚子大端的球基面与内圈挡边锥面的接触状况，对润滑条件、接触应力、摩擦磨损、使用寿命等都有重要影响，必须严格控制圆锥滚子球基面的加工精度。圆锥滚子球基面磨削是一种连续成形的磨削方式，与常见的平面磨和外圆切入磨有较大差别，为更好研究圆锥滚子球基面的磨削过程和提高球基面的加工精度，需要建立圆锥滚子球基面磨削力计算方法。

圆锥滚子进行球基面磨削时，由于圆锥滚子运动情况的异常复杂性，成形磨削原理的特殊性，以及对球基面的磨削原理缺乏了解，目前一直无法有效建立圆锥滚子球基面磨削力计算方法，影响了圆锥滚子球基面的加工精度。

通常，圆锥滚子球基面磨床采用连续成形原理磨削圆锥滚子的球基面。如图1和图2所示，圆锥滚子1球基面的磨床主要由左导轮盘2、右导轮盘3、隔离盘4和砂轮5组成，左、右导轮盘2、3转向相反，且转速不同，右导轮盘3转速高于左导轮盘2转速，导轮盘之间的转速差，使得圆锥滚子1自转且公转，圆锥滚子1的公转带动隔离盘4顺时针自转，砂轮5与圆锥滚子1的自转转向相同。

如图2所示，圆锥滚子1球基面磨床的凹球面成形砂轮5与水平面有一个30°的倾角，凹球面成形砂轮5的回转中心垂直于两导轮盘2、3的回转中心。为使圆锥滚子1在磨削区域不被反复磨削，砂轮5轴线需向下倾斜一个角度，但砂轮5磨削曲面的曲率中心与隔离盘4回转中心重合。

磨削加工过程中，由左、右导轮盘2、3工作锥面对圆锥滚子1锥面进行夹紧定位，两导轮盘2、3作反方向旋转运动，带动圆锥滚子1旋转，圆锥滚子1轴线不但通过两导轮盘2、3工作锥面的角平分线，且通过导轮盘回转中心，同时又借助隔离盘4工作面定位，以纠正圆锥滚子1在运动中可能出现其轴线偏离导轮盘回转中心的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法，本方法充分考虑圆锥滚子的磨削运动轨迹和成形接触弧长，计算出圆锥滚子球基面径向磨削力和法向磨削力，适用于圆锥滚子球基面磨削加工过程分析，推动磨削工艺参数优化技术发展，提高圆锥滚子磨削加工精度。

为解决上述技术问题，本发明圆锥滚子球基面磨削力的计算方法包括如下步骤：

步骤一、圆锥滚子球基面磨削时，设定圆锥滚子与两导轮盘为刚性接触，圆锥滚子与两导轮盘没有滑动且自转速度稳定，隔离盘的转速等于两导轮盘转速差的二分之一，圆锥滚子自转线速度等于右导轮盘线速度与隔离盘线速度之差；

步骤二、根据圆锥滚子球基面的加工原理，圆锥滚子球基面磨削采用曲率半径相同的凹球面成形砂轮，圆锥滚子球基面磨削时的磨削力可分解为互相垂直的两个分力，即沿砂轮磨削曲面切向的切向磨削力F_t以及沿砂轮磨削曲面法向的法向磨削力F_n；圆锥滚子球基面磨削在短时间内完成，砂轮对圆锥滚子的法向磨削力F_n在圆锥滚子完全进入砂轮磨削区域后瞬间减小，圆锥滚子在运动到砂轮轴线位置之前，其法向磨削力F_n为零；

步骤三、圆锥滚子球基面磨削时，其受力平衡方程为：