3MT4300系列圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床隔離盤的設計

林炳成

（福建省永安軸承有限責任公司，福建 永安 366000）

圓錐滾子球基面加工質量影響軸承的振動、噪聲、溫升、旋轉靈活性以及使用壽命等。3MT4300系列圓錐滾子球基面磨床有磁貫穿成形砂輪通過磨削是一種高效率的磨削圓錐滾子球形基面的方法，屬于“成形-軌跡”法。其中，隔離盤和磁盤均會對滾子球基面的加工精度產生影響，隔離盤設計制造時，要注意使圓錐滾子軸心線通過隔離盤中心，且齒槽的工作面表面質量要好。

1 3MT4300系列滾子球基面磨床磨削原理

圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床加工原理［1］如圖1所示。滾子經過送料機導向沿彈簧軟管進入下料嘴，隔離盤每轉過一齒，一粒滾子由送料器送入磁盤錐面（錐面角度與滾子的角度相同）和隔離盤齒形槽中；隨著隔離盤轉動，滾子經圍板進入磨削區。

圖1 圓錐滾子球基面有磁貫穿磨床工作原理Fig.1 Working principle of magnetic through grinder for spherical reference surface of tapered roller

磁盤吸附滾子，磁盤轉速比隔離盤快，且兩者旋轉方向相反，在隔離盤的阻推下，磁盤旋轉時以摩擦力帶動滾子作快速旋轉。砂輪置于磁盤和隔離盤的側面，砂輪素線修整成半徑為R的內凹圓弧形，其水平徑向內的中心與隔離盤的回轉中心重合，即滾子球基面的曲率中心。隔離盤與磁盤的回轉中心并不重合，而是特意設計一個偏心量，只要偏心方向選擇合適，就可以使磁盤對滾子的摩擦力在滾子軸向（隔離盤徑向）的分力將滾子推向砂輪，也就是磨削時的軸向進給力。

磨削時除了砂輪的旋轉運動即切削主運動外，還有隔離盤的回轉運動和滾子軸向的進給運動，滾子自轉和砂輪圓弧素線的聯合作用形成滾子端部球基面，隨著隔離盤的轉動，逐步完成球基面的磨削。當滾子轉到出口處，碰到下料擋板，迫使滾子沿擋板斜面落到接料管中，滾子加工結束。

2 隔離盤的設計

2.1 RSR＝D w/（2sinβ）時

RSR為圓錐滾子球基面半徑；Dw為圓錐滾子大端公稱直徑；β為滾子半錐角。

隔離盤設計制造時，齒槽的工作面延長線要通過隔離盤的回轉中心，使圓錐滾子球基面有磁貫穿成形砂輪貫穿磨削時，圓錐滾子軸心線通過隔離盤中心，以符合3MT4300系列磨床的工作原理。隔離盤結構如圖2所示，各參數確定方法如下［2］。

圖2 隔離盤結構Fig.2 Structure of spacing disk

1）外徑D

式中：D為隔離盤外徑；n為間隙，取0.5～2 mm。為了避免等分齒工作基面磨損后產生臺階，n值稍大于滾子大端倒角軸向尺寸。

2）等分齒深度H

式中：lw為滾子長度。

3）等分齒角度α

等分齒角度α必須大于被磨削滾子的圓錐角2β，使滾子在隔離盤中有足夠的間隙，以保證滾子的正常旋轉（α與β無計算關系）。

例：32217圓錐滾子的圓錐角2β為4°，大端直徑Dw＝18.233 mm，球基面半徑RSR＝261.221 mm，則RSR0＝Dw/（2sinβ）＝18.233/（2sin 2°）＝261.221，即RSR＝RSR0，則等分齒角度α取為4°30′。

4）厚度B

根據具體需求，隔離盤厚度有6，8 mm等尺寸。

2.2 RSR≠D w/（2sinβ）時

為使圓錐滾子球基面有磁貫穿成形磨削時，圓錐滾子軸心線通過隔離盤中心，隔離盤設計制造時，齒槽的工作面延長線與隔離盤的回轉中心應有一定偏心量e（圖3）。圖中，O1為隔離盤中心。

圖3 齒槽工作面延長線與隔離盤回轉中心的位置Fig.3 Position of extension line on working surface of cogging and center of rotation of spacing disk

1）RSR＜RSR0

e＝O1O2×sinβ＝（RSR0-RSR）sinβ＝［Dw/（2sinβ）-RSR］sinβ，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長線的下方。

2）RSR＞RSR0

在圓錐滾子軸承設計中，一般不采用。同理e＝（RSR-RSR0）sinβ＝［RSR-Dw/（2sinβ）］sinβ，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長線的上方。

3 應用舉例

以33118C圓錐滾子為例，已知：Dw＝15.75 mm，RSR＝249 mm，β＝1°30′，則RSR0＝Dw/（2sinβ）＝15.75/（2sin 1°30′）＝300.84 mm。

由于RSR＜RSR0，因此，設計制造33118C圓錐滾子隔離盤時，齒槽的工作面延長線與隔離盤的回轉中心應有一偏心量e，即e＝［RSR0-RSR］sinβ＝［Dw/（2sinβ）-RSR］sinβ＝（300.84-249）sin 1°30′＝1.36 mm，且隔離盤中心在隔離盤齒槽工作面延長線的下方。