滚子球基面曲率半径误差分析

朱战旗，石永，王涛，王凯歌，何萌

(洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039)

滚子球基面的形状和质量会对其与内圈大挡边的接触、润滑状态以及轴承的使用寿命产生影响。圆锥滚子轴承采用球基面滚子和斜挡边结构，可以改善滚子端面与挡边的润滑状态，便于润滑油膜的形成，减少滑动摩擦,减小摩擦与温升，使轴承运转平稳，提高轴承的承载能力。

1 滚子球基面加工原理

滚子球基面多采用范成法磨削加工，范成法是被加工工件与刀具各自按一定的运动轨迹相对运动并相互拟合的一种加工方法。滚子球基面范成磨削原理如图1所示。

图1 滚子球基面范成磨削原理示意图

磨削时滚子装在基面套筒内，基面套筒驱动滚子，滚子轴线与砂轮轴线在同一平面相交，并各自围绕自身的轴线旋转，通过砂轮进给磨削产生滚子球基面。范成法磨削过程中砂轮不断进给，工件逐渐成形，砂轮依靠与工件的摩擦实现自锐，无需修整。

2 误差分析

滚子球基面曲率半径SR为

SR=R/sinα，

(1)

式中：R为筒形砂轮的平均半径；α为筒形砂轮轴线与滚子轴线的夹角(即砂轮回转角)。滚子球基面曲率半径与砂轮回转角和砂轮半径密切相关。引起滚子球基面曲率半径加工误差的主要影响因素有3种。

2.1 位置误差

基面套筒磨损将引起滚子横向位移，导致滚子轴线与砂轮轴线不在同一平面内相交，使滚子球基面加工质量难以保证。因此，要避免选用筒壁有磨损的基面套筒。

2.2 砂轮误差

砂轮由磨料和结合剂混合烧制而成，颗粒状磨粒的存在会使砂轮尺寸存在一定的加工误差，从而使滚子球基面曲率半径产生误差。

2.3 调整误差

在滚子球基面磨加工中，当砂轮确定后，滚子球基面的曲率半径由砂轮回转角α控制。现有的圆锥滚子球基面磨床3M4372的砂轮角度调整依靠齿条完成，很难精确地调整回转角α，这将直接导致加工的滚子球基面曲率半径存在误差。

3 实例分析

以某型滚子为例，对比分析R，α对滚子球基面曲率半径的影响。工艺要求滚子球基面曲率半径为(1 238±30) mm，砂轮回转角为6°23′，选用砂轮半径为137.5 mm。由(1)式可以得出砂轮回转角和砂轮半径的误差对滚子球基面曲率半径的影响，见表1。

表1 滚子球基面曲率误差对比

(1)当砂轮回转角确定时(α=6°23′)，砂轮半径误差对滚子球基面曲率半径SR的影响如图2所示。

图2 SR-R曲线

分析SR-R曲线可知：由砂轮半径误差引起的滚子球基面曲率半径的变化相对较小，即使选用的砂轮半径制造误差为±2 mm，滚子球基面曲率半径仍在工艺允许范围内。而实际加工中使用的筒形砂轮，半径制造误差均在±1 mm内，因此，由砂轮半径制造误差引起的滚子球基面曲率半径加工误差可以忽略。

(2)当砂轮半径确定时(R=137.5 mm)，砂轮回转角误差对滚子球基面曲率半径的影响如图3所示。

图3 SR-α曲线

分析SR-α曲线可知：砂轮回转角的微小变化会引起滚子球基面曲率半径的很大变化。由于现有设备的砂轮角度调整精度不高，砂轮回转角的调整误差较大，因此，实际加工中砂轮回转角的调整误差是导致滚子球基面曲率半径产生加工误差的主要原因。

4 结束语

综上分析，实际加工中滚子球基面曲率半径的误差主要是由砂轮回转角调整误差造成的。因此，可以通过改进砂轮回转角调整器，如加装光栅角度显示装置等，尽量减小砂轮回转角的调整误差，以保证滚子球基面曲率半径的加工精度。