外齒型圓錐滾子軸承外滾道磨削

李紅星，王輝，徐卓然，張亞輝

(1.浙江天馬軸承股份有限公司，杭州 310015；2.洛陽軸研科技股份有限公司 大型軸承開發部，河南 洛陽 471039)

隨著軸承使用環境和條件的多樣化，對軸承結構、材質和性能的要求越來越高，一些高科技領域的機械需要在高溫、高速、高精度、真空、無磁性、無潤滑油、強酸及強堿等環境下工作，傳統的軸承選型已不能滿足要求，尤其對體積、空間小，質量輕和裝配復雜的機械，必須進行機械零件組合，從根本上進行突破和創新。

根據軸承工作環境的不同，軸承與其他零件有多種組合方式。目前主要有以下幾種組合方式：用軸代替軸承內圈；用座孔代替軸承外圈；軸、座孔分別代替軸承內圈、外圈；行星輪與軸承內圈組合；行星輪與軸承外圈組合；行星輪與軸承內圈、外圈組合。隨著軸承與其他零件組合方式的增加，軸承零件的結構也越來越復雜，零件加工難度也隨之增大。下文主要介紹行星輪與軸承外圈組合的外齒型圓錐滾子軸承外滾道的2種磨削方法。

1 外齒型圓錐滾子軸承結構

外齒型圓錐滾子軸承結構如圖1所示，其滾子、內圈和保持架組成的內組件與普通軸承通用，外圈與行星輪組合。外圈外徑加工成齒型，便于與其他行星輪嚙合，外滾道及軸承寬度與普通軸承相同，組合之后不但節省了空間，而且增加了軸承承載能力，軸承和與其配套的機械設備壽命都大大提高。

圖1 外齒型圓錐滾子軸承結構

2 外滾道磨削方法

普通圓錐滾子軸承外滾道磨削是在自動磨床(如3MZ2015C系列磨床)上采用支外徑磨滾道的方法進行加工。選用內、外徑尺寸合適的定位環固定在卡盤上，把套圈端面靠在定位環上并激磁固定，調整套圈偏心量至合適位置后(使套圈不掉落且中心與工件軸中心重合)由支撐桿進行固定，根據套圈位置把砂輪軸、上下料機械手調整到合適位置，然后根據砂輪位置調整修整器位置，根據套圈外徑尺寸選擇工件軸、砂輪軸轉速后啟動機床進行外滾道磨削。外齒型套圈外圓帶齒，在原支撐桿上無法旋轉。因此，采用高精度萬能外圓磨床和工裝改進后的自動軸承外滾道磨床進行外齒型外滾道的磨削。

2.1 高精度萬能外圓磨床加工

高精度萬能外圓磨床MGA1432A由工作臺、砂輪架、電動機及尺寸調整機構組成。工件、砂輪、油泵和冷卻系統分別由單獨的電動機驅動，工作臺縱向移動由液壓無級變速機構傳動，砂輪架橫向進給由液壓系統驅動作微量自動周期進給和快速進退，工件軸回轉速度由交流變頻電動機通過變頻器實現無級調速，砂輪架主軸采用動靜壓軸承，潤滑油由獨立供油系統提供。

套圈外圓帶齒，普通的三爪卡盤和彈簧夾具無法對其進行精確定位，所以采用端面固定的形式把套圈放在卡盤上由壓板預壓(圖2)，利用打表法進行位置找正，根據套圈位置把砂輪軸調整到位，再根據套圈外滾道尺寸選擇工件軸和砂輪軸轉速，然后啟動機床進行外滾道磨削加工。

1—卡盤；2—外齒型外圈；3—端面壓板圖2 外齒型套圈與卡盤的固定方式

由圖2可知，套圈與卡盤是由與卡盤螺栓連接的壓板進行端面固定，為了滿足外滾道加工精度，每次更換套圈后都要進行打表找正，磨削效率低。采取的改進措施為：利用螺紋與卡盤連接的軸進行位置找正，更換套圈后把一端帶有螺紋的軸安裝在卡盤的螺紋孔中，然后利用套圈內孔與軸的配合找正位置；或者利用卡盤上的1對支撐桿對套圈進行位置找正。但試驗結果表明，改進后外滾道磨削效率仍然較低，該磨削方法實際使用較少。

2.2 自動軸承外滾道磨床加工

自動軸承外滾道磨床3MZ2015C的定位方法為：套圈端面靠在定位環上由工件軸帶動回轉，支在套圈外徑面上的支撐桿保證套圈偏心量，其優點是定位精度高，旋轉靈活，定位方便；但要求套圈端面必須平整，外徑面必須為連續的圓柱形。由于此局限性，外齒型外滾道無法在此機床上加工，需要對其定位支撐桿結構進行改進，使套圈回轉過程中外徑面與定位支撐桿連續接觸。

改進前、后的套圈支撐結構如圖3、圖4所示。將原支撐塊上的圓柱形鎢鋼改為長方形鎢鋼，與套圈外徑接觸的鎢鋼表面改為圓弧形表面，圓弧半徑比套圈外半徑稍大。套圈端面依然靠在定位環上，在回轉過程中外圈外徑面始終與支撐塊圓弧接觸，避免了套圈的徑向跳動，保證了外滾道的加工精度，實現了外齒型外滾道在普通自動軸承外滾道磨床上的加工。另外，為了避免齒頂圓直徑偏差對外滾道磨削加工精度的影響，在磨削外滾道之前應對齒頂圓進行磨削，以保證精度要求。

1—外齒型外圈；2—圓柱形鎢鋼；3—支撐塊圖3 改進前的支撐結構

1—外齒型外圈；2—長方形鎢鋼；3—支撐塊圖4 改進后的支撐結構

3 結束語

對比2種外齒型圓錐滾子軸承外滾道磨削方法，在普通自動軸承外滾道磨床上，改進支撐結構后進行加工的方法比較合理，實際使用也證明了此加工方法的適用性，加工后套圈各項精度滿足要求，且加工效率高。