本發(fā)明涉及一種倒角加工方法，具體涉及一種圓柱滾子的倒角加工方法。

背景技術(shù)：

圓柱滾子軸承在工況比較復(fù)雜，潤滑條件差，轉(zhuǎn)速高情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果滾子精度不高、不平衡量較大時(shí)，在工作會(huì)出現(xiàn)滾子運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、出現(xiàn)異常磨損和振動(dòng)現(xiàn)象，這些因素都制約著軸承使用壽命的提高。軸承出現(xiàn)異常磨損的原因一部分是因?yàn)檩S承滾子倒角跳動(dòng)量偏大，滾子高速運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，產(chǎn)生擺動(dòng)，與內(nèi)圈擋邊異常接觸磨損。因此要提高滾子倒角的加工精度，減小滾子倒角對(duì)滾子外徑的跳動(dòng)量，改善滾子倒角的加工形狀。

圓柱滾子加工原工藝：切斷→軟磨外徑、端面→車兩端倒角→熱處理→粗磨外徑、端磨加工→細(xì)磨外徑→精研端面→精磨外徑→終磨外徑、超精研外徑加工,從以上工藝可以看出，倒角加工只在熱處理工序之前進(jìn)行，由于車加工設(shè)備精度低，后續(xù)還有多遍的外徑、端面的磨加工，倒角尺寸偏差、倒角跳動(dòng)、倒角對(duì)稱性不能得到有效的控制，導(dǎo)致滾子高速運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，產(chǎn)生擺動(dòng)。綜上所述,現(xiàn)有的圓柱滾子加工工藝存在倒角尺寸偏差、倒角跳動(dòng)、倒角對(duì)稱性不能得到有效的控制，導(dǎo)致滾子高速運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，產(chǎn)生擺動(dòng)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的圓柱滾子加工工藝存在倒角尺寸偏差、倒角跳動(dòng)、倒角對(duì)稱性不能得到有效的控制，導(dǎo)致滾子高速運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，產(chǎn)生擺動(dòng)的問題。進(jìn)而提供一種圓柱滾子的倒角加工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種圓柱滾子的倒角加工方法，它包括以下步驟：

步驟一：切斷；

在數(shù)控車床上將棒料按工藝要求尺寸進(jìn)行切斷,外徑留量0.5mm，長度留量0.5mm；

步驟二：軟磨切斷后的棒料外徑、端面；

對(duì)切斷后的棒料進(jìn)行軟磨，軟磨的外徑去除量為0.2mm，軟磨的端面去除量為0.18mm；

步驟三：車兩端倒角；

在步驟二的基礎(chǔ)上，在車床上進(jìn)行車圓柱滾子的倒角，切削參數(shù)為倒角磨削前的倒角坐標(biāo)留量加外徑和端面的留量；

步驟四：熱處理；

對(duì)步驟三中的圓柱滾子先進(jìn)行熱處理前清洗,然后依次進(jìn)行真空氣淬、一次回火、冷處理、二次回火、三次回火、熱處理檢驗(yàn)和熱處理放行；

步驟五：外徑、端面磨加工；

經(jīng)過熱處理后，在磨床上進(jìn)行外徑磨加工、端面磨加工；

步驟六：磨倒角；

經(jīng)過外徑和端面的磨加工，倒角坐標(biāo)留量為0.2mm，圓柱滾子倒角圓弧半徑取倒角坐標(biāo)的1.42倍，砂輪與圓柱滾子倒角呈45°方向切入式加工，加工至成品倒角坐標(biāo)尺寸；

步驟七：終磨外徑、外徑超精加工；

首先，終磨外徑:

在無心磨床上對(duì)步驟六中的圓柱滾子外徑去除量為0.015mm；圓柱滾子的圓度為0.0005mm；倒角軸向去除量0.02mm，徑向去除量0.0075mm；

然后，超精研外徑：

在貫穿式外徑超精機(jī)上，將圓柱滾子加工到成品尺寸，至此，完成了對(duì)圓柱滾子的加工。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有工藝倒角加工的缺點(diǎn)，改進(jìn)了工藝，在外徑、端面磨加工后增加了磨倒角工序。由于倒角磨床設(shè)備的精度問題，合格率只能達(dá)到70％，還需要100％測量，挑選合格產(chǎn)品。倒角圓弧半徑不穩(wěn)定，不能保證圓滑過渡狀態(tài)，因此，本發(fā)明的金剛滾輪與倒角圓弧半徑形狀相匹配，能夠有效的保證圓滑過渡狀態(tài)，提高合格率。經(jīng)過磨倒角后倒角尺寸偏差、倒角跳動(dòng)、倒角對(duì)稱性都能夠得到有效的控制，避免了滾子高速運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，產(chǎn)生擺動(dòng)的問題。

2、本發(fā)明的步驟六采用切入式加工方法(切入式的加工方法就是通過金剛筆或金剛滾輪將砂輪修整成圓弧形狀直接對(duì)準(zhǔn)工件加工面進(jìn)給實(shí)現(xiàn)磨削加工；與其對(duì)應(yīng)的還有一種就是擺頭式加工，圓弧是同過砂輪對(duì)準(zhǔn)中心點(diǎn)擺動(dòng)磨削成型的)設(shè)計(jì)倒角磨床專用修磨金剛滾輪，使倒角形狀達(dá)到理想狀態(tài)，在加工過程中確保滾子倒角形狀的一致性，提高滾子倒角對(duì)外徑跳動(dòng)的精度，提高滾子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)不平衡性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的圓柱滾子結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是金剛滾輪修磨部分的設(shè)計(jì)原理圖；圖3是圖2在h處的局部放大圖；圖4是金剛滾輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是金剛滾輪在磨削圓柱滾子時(shí)的示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種圓柱滾子的倒角加工方法，它包括如下加工步驟：

步驟一：切斷；

在數(shù)控車床上將棒料按工藝要求尺寸進(jìn)行切斷,外徑留量0.5mm，長度留量0.5mm；

步驟二：軟磨切斷后的棒料外徑、端面；

對(duì)切斷后的棒料進(jìn)行軟磨，軟磨的外徑去除量為0.2mm，軟磨的端面去除量為0.18mm；

步驟三：車兩端倒角；

在步驟二的基礎(chǔ)上，在車床上進(jìn)行車圓柱滾子的倒角，切削參數(shù)為倒角磨削前的倒角坐標(biāo)留量加外徑和端面的留量；

步驟四：熱處理；

對(duì)步驟三中的圓柱滾子先進(jìn)行熱處理前清洗,然后依次進(jìn)行真空氣淬、一次回火、冷處理、二次回火、三次回火、熱處理檢驗(yàn)和熱處理放行；

步驟五：外徑、端面磨加工；

經(jīng)過熱處理后，在磨床上進(jìn)行外徑磨加工、端面磨加工；

步驟六：磨倒角；

經(jīng)過外徑和端面的磨加工，倒角坐標(biāo)留量為0.2mm，圓柱滾子倒角圓弧半徑取倒角坐標(biāo)的1.42倍，砂輪與圓柱滾子倒角呈45°方向切入式加工，加工至成品倒角坐標(biāo)尺寸；

步驟七：終磨外徑、外徑超精加工；

首先，終磨外徑:

在無心磨床上對(duì)步驟六中的圓柱滾子外徑去除量為0.015mm；圓柱滾子的圓度為0.0005mm；倒角軸向去除量0.02mm，徑向去除量0.0075mm；

然后，超精研外徑：

在貫穿式外徑超精機(jī)上，將圓柱滾子加工到成品尺寸，至此，完成了對(duì)圓柱滾子的加工。

本實(shí)施方式的步驟六中的成品倒角坐標(biāo)為0.5mm，磨倒角之前的倒角坐標(biāo)為0.3mm。

本實(shí)施方式的步驟六中的倒角坐標(biāo)加工尺寸要高于倒角坐標(biāo)尺寸下限0.02mm。原因是外徑還有0.025mm的加工留量，避免外徑加工后倒角坐標(biāo)超差。例如：成品倒角坐標(biāo)尺寸為0.5±0.1，磨倒角后的坐標(biāo)尺寸為0.5+0.1/-0.08。

本實(shí)施方式的步驟七中采用了超精研外徑，超精機(jī)主要是改善滾子外徑表面質(zhì)量，提高表面粗糙度、圓度、研磨出符合設(shè)計(jì)要求的圓柱滾子外徑母線形狀(對(duì)數(shù)曲線、修正線)。

滾子原加工過程中沒有磨倒角工序(即步驟六)，倒角對(duì)外徑母線的跳動(dòng)量僅為0.06mm，倒角對(duì)稱性僅為0.4mm。增加磨倒角工序后倒角對(duì)外徑母線跳動(dòng)量小于0.008mm，倒角對(duì)稱性小于0.2mm。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟六中采用的金剛滾輪的外輪廓形狀與待磨圓柱滾子的倒角形狀相一致。如此設(shè)置，使倒角形狀達(dá)到理想狀態(tài)，在加工過程中確保滾子倒角形狀的一致性，提高滾子倒角對(duì)外徑跳動(dòng)的精度，提高滾子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)不平衡性。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟五中的熱處理后加工步驟依次為粗磨外徑工序、磨端面工序、細(xì)磨外徑工序、精研端面工序和精磨外徑工序。如此設(shè)置，使?jié)L子加工精度達(dá)到最終的精度要求。因?yàn)樵跐L子的加工過程中滾子的外徑和端面加工需要相互定位，原則是先加工外徑，再加工端面；由于外徑是主要工作面，加工精度要求高還有母線形狀的要求，因此最終的加工工序也是外徑加工。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的粗磨外徑工序在無心磨床上進(jìn)行加工，圓柱滾子的去除量為0.2mm，圓度為0.002mm。如此設(shè)置，去除部分外徑留量，改善滾子外徑精度，為細(xì)磨外徑工序提供精度保證，為磨端面工序提供定位精度。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一、二或三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的磨端面工序在雙端面磨床上進(jìn)行加工，圓柱滾子的去除量為0.25mm,端面跳動(dòng)為0.012mm。如此設(shè)置，去除部分端面留量，改善滾子端面精度，為精研端面工序提供精度保證，為細(xì)磨外徑工序提供定位精度。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一、二、三或四相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的細(xì)磨外徑工序在無心磨床上加工，圓柱滾子的去除量為0.04mm，圓度為0.0012mm。如此設(shè)置，去除部分外徑留量，改善滾子外徑精度，為細(xì)磨外徑工序提供精度保證，為磨端面工序提供定位精度。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一、二、三、四或五相同。

具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的精研端面工序在端面研磨機(jī)上加工，圓柱滾子的去除量為0.055mm,端面跳動(dòng)為0.002mm。如此設(shè)置，去除端面剩余留量，使?jié)L子長度尺寸、加工精度指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，并為磨倒角工序提供定位精度。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一、二、三、四、五或六相同。

具體實(shí)施方式八：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的精磨外徑工序在無心磨床上加工，圓柱滾子的去除量為0.03mm，圓度為0.0007mm。如此設(shè)置，去除部分外徑留量，改善滾子外徑精度，為終磨外徑工序提供精度保證。其他內(nèi)容與具體實(shí)施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

為了更加清楚的表達(dá)本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合圖1說本發(fā)明圓柱滾子的倒角加工方法，圖1中的圓柱滾子在加工過程所留余量如下：

rp1＝δl/2+rp磨+δd/2/tan(1°42’)

rp2＝δd/2+rp磨+δl/2/tan(1°42’)

rp1-倒角車加工軸向坐標(biāo)

rp2–倒角車加工徑向坐標(biāo)

δl–磨倒角前長度留量δl＝l-lw

δd–磨倒角前直徑留量δd＝d-dw

rp磨-磨倒角前倒角坐標(biāo)

lw–磨倒角前長度尺寸

dw–磨倒角前直徑尺寸

l–車倒角前長度尺寸

d–車倒角前直徑尺寸

圖1是車倒角工序加工示意圖，這道工序是為磨倒角工序做準(zhǔn)備的，按磨倒角工序需要的留量，結(jié)合外徑、端面留量計(jì)算出車倒角工序的倒角坐標(biāo)。按計(jì)算的倒角坐標(biāo)、圓弧半徑尺寸，車加工倒角。

圖2是金剛滾輪修磨部分的設(shè)計(jì)原理圖。rp為滾子成品倒角坐標(biāo)。圓柱滾子倒角與滾子外徑、端面交接處最理想的狀態(tài)是相切。這種狀態(tài)的形成只能在倒角加工為最終工序時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。而實(shí)際加工中，倒角的加工不能在最終工序?qū)崿F(xiàn)。原因是：一、倒角加工時(shí)工裝會(huì)對(duì)滾子外徑表面產(chǎn)生輕微的劃傷，滾子外徑是工作表面，不允許有任何缺陷；二、若成加工成相切的狀態(tài)，只有在倒角r等于倒角坐標(biāo)值時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)。這種狀態(tài)下磨削倒角必然會(huì)造成滾子外徑、端面的磨傷。從圖2中的四條切線可以看出切線角度越小，加工后滾子倒角圓滑過渡狀態(tài)越好；角度過小砂輪在磨削倒角時(shí)又會(huì)影響到端面和外徑的加工質(zhì)量。因此，選用設(shè)計(jì)切線角度為15°(1.42rp)的金剛滾輪進(jìn)行倒角磨加工。切線角度為22.5°，倒角圓弧半徑為1.85倍的倒角坐標(biāo)，切線角度為15°是1.42倍的倒角坐標(biāo)，切線角度為10°是1.24倍的倒角坐標(biāo)來進(jìn)行磨削。

圖3中倒角坐標(biāo)為0.5的金剛滾輪1。金剛滾輪修磨部分形狀同滾子加工后的形狀，通過金剛滾輪對(duì)砂輪進(jìn)行修磨，用修磨后的砂輪來磨削滾子倒角，形成倒角的最終的加工狀態(tài)。

圖4有效的利用了修磨好的金剛滾輪來磨削圓柱滾子2的倒角，不但能夠提高磨削效率，還能夠提高磨削質(zhì)量，保證圓柱滾子倒角的磨削精度。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

一種圓柱滾子的倒角加工方法，它涉及圓柱滾子軸承圓柱滾子倒角加工精度的提升。本發(fā)明為了解決軸承中的滾子在軸承工況比較復(fù)雜，潤滑條件差，轉(zhuǎn)速高，情況下由于滾子精度不高、不平衡量較大時(shí)，在工作出現(xiàn)滾子運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、出現(xiàn)異常磨損和振動(dòng)，使用壽命低的問題。本發(fā)明包括圓柱滾子倒角磨加工方法、倒角磨床專用金剛滾輪設(shè)計(jì)；步驟一：切斷；步驟二：軟磨切斷后的棒料外徑、端面；步驟三：車兩端倒角；步驟四：熱處理；步驟五：外徑、端面磨加工；步驟六：磨倒角；步驟七：終磨外徑、外徑超精加工。本發(fā)明用于高精度滾子倒角精加工。本發(fā)明用于圓柱滾子的倒角加工。

技術(shù)研發(fā)人員：王曄;王強(qiáng);田磊;韓亭鶴;劉新強(qiáng);姚慧英;唐剛;李博翰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.09.30

技術(shù)公布日：2018.02.09