圓錐滾子球基面接觸距的測量

周立民，李蜀紅

(上海通用軸承有限公司，上海 200240)

我國圓錐滾子的球基面半徑SR在400 mm以下時，公差為2 mm。通常采用止通規曲率樣板，利用透光法來檢測球基面。雖然檢測用的止通規曲率樣板的制造公差小于2 mm，但由于圓錐滾子球基面的有效面很小，而且檢測時附有人為因素，會影響檢驗結果的正確性。

FAG公司的圓錐滾子產品圖引入了“接觸距”概念，在圓錐滾子球基面的加工過程中，通過控制圓錐滾子接觸距的尺寸公差控制球基面半徑，而國內多數企業尚無此要求。為此，結合現有的測量設備，設計了實用的圓錐滾子接觸點測量夾具，解決了圓錐滾子接觸距的測量問題，并應用于圓錐滾子球基面加工的質量控制上。

1 圓錐滾子球基面接觸距

如圖1所示，圓錐滾子軸承內圈大擋邊與滾子接觸點到滾子素線的距離為接觸距P。其中，A為圓錐滾子軸承內圈大擋邊與圓錐滾子球基面的接觸點；E為圓錐滾子軸承內圈大擋邊與滾子的接觸點與球基面中心的連線與滾子素線的夾角，即接觸角。

圖1 成品圓錐滾子局部放大圖

接觸距與接觸角在設計中相互關聯，其值取決于滾子球基面的半徑大小。在磨圓錐滾子球基面時，需要用輪廓儀測量接觸距。

2 圓錐滾子接觸距的測量

為了在輪廓儀上測量圓錐滾子的接觸距，設計了專用的夾具，如圖2所示。

1—被測圓錐滾子；2—定位基準塊；3—夾緊軸；4—連接塊；5—定位軸；6—V形夾緊塊；7—測量定位塊；8—基座；9—夾緊定位螺母；10—夾緊彈簧；11—定位板

(1)根據圓錐滾子外徑的大小，合理選用V形夾緊塊的一個面(V形夾緊塊的兩面大小不同，可適用于5～25 mm的滾子)。

(2)向右推動定位板，將被測滾子放入定位基準塊與V形夾緊塊之間，并與測量定位塊接觸(用于上、下定位)。調整測量定位塊，保證滾子球基面與定位基準塊的平面一致或盡可能平行(考慮描繪輪廓時的圖形盡可能的集中)。放手后，夾具在夾緊彈簧的作用下，夾緊被測滾子。

(3)如圖3所示，把裝夾好的產品放在正弦規上，并把正弦規調整到接觸角E，找對最高點后，用輪廓儀描繪出輪廓。

圖3 用正弦規旋轉接觸角E示意圖

輪廓儀采用參數：x軸放大5倍，y軸放大1 000倍。因各單位所用輪廓儀不同，處理的方法也各不相同。例如：TALYSURF-10輪廓儀能直接打印出滾子球基面的輪廓，再通過作圖測量接觸距的數值；CL-1A輪廓儀描繪出滾子球基面的輪廓后，需將圖的格式轉換成 .dxf文件，再用AutoCAD進行數據處理；在此采用Mahr Marsurf cd 120輪廓儀，可直接在電腦上處理測量結果。

(4)對輪廓儀描繪出的圖形進行處理(圖4)，在圖形上作一根水平線，并與球面相切，此切點即為接觸點，切線與夾具接觸面的交點到接觸點的距離即為接觸距P。

圖4 Mahr Marsurf cd 120輪廓儀的測量結果

例如：英制圓錐滾子KF3254101, 球基面半徑SR為(237.87±6.2) mm，滾子半錐角φ為1°35′，接觸角E為0°30′，接觸距P要求為(2.38±0.11) mm。用Mahr Marsurf cd 120輪廓儀測得P為2.4175 mm(圖4)，則此產品的球基面接觸距合格。

3 結束語

采用圓錐滾子球基面接觸距的測量方法，對圓錐滾子球基面輪廓的測量實現了量化，改變了國內使用止通規曲率樣板來控制球基面半徑的做法，使該項目的測量方法更加科學和精確，實現了對圓錐滾子球基面輪廓的有效檢驗。