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滚子轴承内圈滚道凸度磨削砂轮的修整李海林【摘要】分析轴承失效的原因与轴承滚道凸度的作用,分别介绍数控轴承磨床砂轮三位修整器的调试方法,砂轮凹度修整的工作原理,轴承套圈外圆表面磨削砂轮的修整,砂轮厚度的修整.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P61-63)【关键词】数控磨床;三位修整器;砂轮凹度;砂轮厚度;砂轮直线【作者】李海林【作者单位】濮阳贝英数控机械设备有限公司,河南濮阳457000【正文语种】中文【中图分类】TG581.2Keyworks:CNC grinding machine；three dresser；wheel concavity；thickness of grinding wheel；grinding wheel straight trim目前，在磨削轴承内圈滚道时，圆柱、圆锥滚子轴承的滚道形状直接影响轴承使用精度、性能和工作寿命。
此类轴承在承载状态下，因为滚子发生弹性变形和塑性变形，在滚子和内外滚道母线的两端会产生较大的变形量而造成应力集中现象，体现为在滚道两端各边缘处沿圆周方向对称位置出现环带剥落［1］，造成轴承寿命和旋转精度的下降，从而引发轴承的失效。
为了减小滚道边缘处的接触应力，内圈滚道近似对数曲线的凸度设计可以有效地改善滚道的应力分散，通过试验得知，滚道具有凸度的轴承比平直滚道的轴承平均寿命提高了5倍之多。
一般滚道凸出值为0.003～0.008mm［1］。
轴承滚道的凸度量，取决于轴承载荷及滚道的长度。
当凸度量过大时，滚子与滚道接触长度小；而凸度量过小时，又会在滚子两端出现应力峰值，形成应力集中现象。
为使滚道获得具有凸度的滚道表面，砂轮圆弧磨削表面的修整就是一个关键的环节，必须把砂轮圆弧表面修整成具有凹度的近似对数曲线形状的工作面，才能实现轴承内圈滚道的凸度，轴承内圈滚道凸度的加工通常采用成形切入式磨削［2，3］。
在设计内圈滚道磨床时，支撑定位内圈的工件箱、上下料机构及机械手机构在同一回转板上，位于机床的左部，砂轮机构在机床中间部位，砂轮轴线与工件轴线平行，凸度修整器在机床的右部，修整金刚笔上拖板运动方向与砂轮轴线平行。
![滚子轴承滚道凸度的磨削工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/f90f252454270722192e453610661ed9ad51556c.png)
[19]中华人民共和国专利局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1165725A [43]公开日1997年11月26日[21]申请号96107902.9[22]申请日96.5.22[71]申请人马纯地址150036黑龙江省哈尔滨轴承厂设备安技部情报室共同申请人马勇 张绍群[72]发明人马纯 马勇 张绍群 [74]专利代理机构黑龙江省专利服务中心代理人贾乐强[51]Int.CI 6B24B 19/26权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 6 页[54]发明名称滚子轴承滚道凸度的磨削工艺[57]摘要一种滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，其特点是先加工出砂轮模具上用的模块，并加工出所需数量，把模块按位置要求分别固定在圆筒体上，组成砂轮模具，加料制出所需间断砂轮，用上述制出间断砂轮去加工出滚子轴承滚道凸度。
它克服现有技术中由于砂轮表面非均匀磨损造成的成型偏差，提高加工质量，节约磨料，降低加工成本，并可进行强化磨削。
96107902.9权 利 要 求 书第1/1页 1、一种滚子轴承滚道凸度的磨削工艺，可用砂轮加工而成，其特征在于：a、砂轮模具上的模块(1)按极坐标和直角坐标加工成型，按加工出的模块(1)精浇注、精加工出所需数量；b、把模块按位置要求分别固定在圆筒体(2)上，组成砂轮模具，加料制出所需间断砂轮；c、用上述所制间断砂轮去加工滚子轴承滚道凸度。
96107902.9说 明 书第1/9页滚子轴承滚道凸度的磨削工艺本发明属于轴承一种制造方法。
在现有技术中，轴承滚道凸度的磨削方法很多，其中常用的有两种：交叉法和靠模法。
交叉法使用的砂轮是通过修整工具与砂轮轴线成一定角度运动而得到。
该方法得到的砂轮工作轮廓是单叶双曲线，其缺点是：砂轮修整时，金刚笔尖必须低于砂轮中心0.1～0.5mm，如果金刚笔位置高于砂轮中心，则砂轮工作表面会出现明显缺陷，磨削时严重影响工件加工质量。
特别是，在修整过程中，金刚笔尖难以准确通过砂轮轴向平面与砂轮中间横截面的交线，致使加工出的凸度不在滚道中心，另外，该方法只能进行内滚道的磨削(加工外滚道时磨削机床变动过大)，这限制了该方法的应用范围。
圆锥滚子轴承精研外滚道进给油石装置的优化设计王畔畔摘 要：针对公司当前圆锥滚子轴承精研外滚道时油石补偿方式存在的问题，设计了一种适用于轴承精研机上的具有油石自动补偿功能并且占用空间小的油石装置。
经过研究，采用新型设计理念的优化设计，解决了此问题，满足了使用需求。
关键词：圆锥滚子轴承；精研外滚道；油石自动补偿；优化设计中图分类号：TH133.33+3 文献标识码：B 文章编码：1672-4852（2020）04-0016-02Optimum design of feeding oilstone device for lappingouter raceway of tapered roller bearing收稿日期：作者简介：2020-12-02.王畔畔（1994-），女，助理工程师.Wang Panpan(Technical Center, Harbin Bearing Group Co., Ltd., Harbin 150036, China)Abstract: In view of the problem existing in the oilstone compensation mode when lapping the outer raceway of tapered roller bearing, a oilstone device with automatic oilstone compensation function and small space occupation is designed, which is suitable for the bearing lapping machine. After research, the optimization design of new design concept is adopted to solve this problem and meet the use demand..Key words:tapered roller bearing; lapping outer raceway; oilstone automatic compensation; optimization design（哈尔滨轴承集团有限公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036）1 前言轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件，轴承制造业不仅是一个利润低、产量高的行业，也是在加工技术和方法方面需要不断优化改进的行业。
滚子轴承套圈滚道凸度超精加工方法介绍曹新建 高向红石家庄轴承设备股份有限公司 （050051）摘 要 提出了一种针对滚子轴承套圈滚道必须带凸度的要求。
根据套圈滚道凸度的特点，结合多年来轴承套圈超精技术设计的实践，开发设计滚子轴承套圈滚道超精研机，采用窄油石、大往复结合小振荡的方法，提高了轴承套圈滚道凸度的精度，适应了市场发展的需要。
关键词 滚道凸度 窄油石 油石往复长度滚子轴承套圈滚道超精研机目前是使用窄于滚道宽度的宽油石以一定振荡频率及固定的振幅进行超精研磨加工，该方法对套圈前道工序经过磨削加工的滚道凸度形状不但得不到改善而且还可能造成一定的破坏，也不利于套圈滚道精度的提高。
所以需要开发一种新的滚子轴承套圈滚道超精研机。
在新机型设计中我们采用的是油石的大往复小振荡技术，即采用窄油石在滚道宽度内的不同位置改变油石振荡频率，以伺服电机驱动油石进行大往复运动来实现超精研改善滚道凸度及精度的目的。
1 设计指导思想采用油石在滚道往复长度上分段以及变化油石在各段的振荡频率和速度方法以实现滚道凸度的超精研磨。
这里着重介绍油石往复运动的设计及设置。
2 设计步骤及方法图1为窄油石往复运动参数设置示意图。
图1 油石往复运动示意图2.1 示意图上参数及其他参数说明(1) 半长段数：1/2油石往复长度的分段数，根据需要可设为1～5段。
(2) 第段长dn ：每段的长度，可设不同数值。
(3)N 第1段速度：磨削起始点第一段的走刀速度。
段与第1段速度比：第N 段走刀速度为第1速度：直接启动速度，每段速度大于基础，它可实平石往复在两端停止行走的时保长度。
提供法程：钮将油石振荡频率大往复的伺服电机控制开关将油石走服电机驱动油石移动到工件最控制开关将油石走(4) N 段走刀度的倍数，可在1 %～99 %范围内选取。
（此项数值可以在控制面板上设定并且在显示屏上显示）(5) 基础速速度时所设加减速时间才起作用。
(6) 加减速度时间：段与段速度过渡时间，现段间滑过渡。
圆锥滚子轴承的凸度加工
廉志强
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2002(000)011
【摘要】简要介绍圆锥滚子轴承内、外圈及滚子凸度的加工方法以及凸度值的选择.
【总页数】2页(P19-20)
【作者】廉志强
【作者单位】洛阳轴承研究所,河南,洛阳,471039
【正文语种】中文
【中图分类】TG581.2
【相关文献】
1.NP569484-NP644537圆锥滚子轴承滚子-滚道凸度有限元分析 [J], 吴飞科;刘赛;严剑刚;杨国策;宋钰蕾
2.三菱QPLC实现圆锥滚子轴承套圈滚道凸度的磨削加工 [J], 李太林;李海祥
3.滚子凸度偏移对圆锥滚子轴承接触应力的影响 [J], 夏新涛;董淑静;孙立明
4.圆锥滚子轴承内圈滚道凸度的加工 [J], 骆桂斌;田琳;张汇军
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![滚子轴承外圈滚道凸度磨削设备[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/bc1528cec9d376eeaeaad1f34693daef5ef71305.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 200970705Y [45]授权公告日2007年11月7日专利号 ZL 200620030839.0[22]申请日2006.07.27[21]申请号200620030839.0[73]专利权人濮阳贝英数控机械设备有限公司地址457000河南省濮阳市黄河路西段开发区创业中心[72]设计人王自军 [74]专利代理机构郑州科维专利代理有限公司代理人张国文[51]Int.CI.B24B 19/06 (2006.01)B24B 53/12 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 1 页[54]实用新型名称滚子轴承外圈滚道凸度磨削设备[57]摘要滚子轴承外圈滚道凸度磨削设备是一种轴承磨加工机床，它解决了其它设备存在的问题，它是由工件进给拖板、滚动导轨、工件进给伺服电机、联轴器、伺服电机座、轴承座、修整伺服电机、联轴器、谐波减速器、联轴器、轴承座、滚动导轨、丝杠螺母座、丝杠、砂轮进给伺服电机、联轴器、轴承座、滚动导轨、丝杠、丝杠螺母座、砂轮座、砂轮电主轴、修整支座、测量机构、线圈座、工件主轴、工件轴箱体、丝杠、丝杠螺母座、工件皮带轮、电机皮带、工件电机、电机带轮、床身、端面支撑、磨削工件、砂轮、金钢笔、砂轮上拖板连接而成，本设备由于智能化控制，砂轮母线凸度形状可任意设定，根据用户不同要求加工出理想轴承产品。
200620030839.0权 利 要 求 书第1/2页 1、滚子轴承外圈滚道凸度磨削设备，它是由工件进给拖板(1)、滚动导轨(2)、工件进给伺服电机(3)、联轴器(4)、伺服电机座(5)、轴承座(6)、修整伺服电机(7)、联轴器(8)、谐波减速器(9)、联轴器(10)、轴承座(11)、滚动导轨(12)、丝杠螺母座(13)、丝杠(14)、砂轮进给伺服电机(15)、联轴器(16)、轴承座(17)、滚动导轨(18)、丝杠(19)、丝杠螺母座(20)、砂轮座(21)、砂轮电主轴(22)、修整支座(23)、测量机构(24)、线圈座(25)、工件主轴(26)、工件轴箱体(27)、丝杠(28)、丝杠螺母座(29)、工件皮带轮(30)、电机皮带(31)、工件电机(32)、电机带轮(33)、床身(34)、端面支撑(35)、磨削工件(36)、砂轮(37)、金钢笔(38)、砂轮上拖板(39)连接而成，其特征是：磨削工件(36)固定在端面支撑(35)上，工件主轴(26)安装在线圈座(25)上，工件主轴(26)上固定着工件皮带轮(30)，且又固定在工件轴箱体(27)上，工件皮带轮(30)与电机带轮(33)有由电机皮带(31)连接，电机带轮(33)安装在工件电机(32)上，并且固定在工件轴箱体(27)上，工件轴箱体(27)与工件进给拖板(1)用螺钉连接，工件进给拖板(1)通过滚动导轨(2)下面连接的工件进给下拖板用螺钉固定在床身(34)上；工件进给伺服电机(3)固定在伺服电机座(5)上，联轴器(4)安装在工件进给伺服电机(3)上，轴承座(6)与联轴器(4)连接，丝杠(28)与联轴器(4)连接，联轴器(4)、伺服电机座(5)、轴承座(6)固定在下拖板上；丝杠螺母座(29)固定在工件进给拖板(1)上，测量机构(24)固定在工件进给拖板(1)上；200620030839.0权 利 要 求 书 第2/2页在修整伺服电机(7)上固定着联轴器(8)、谐波减速器(9)、联轴器(10)，联轴器(10)与轴承座(11)连接，丝杠(14)与联轴器(10)连接，联轴器(10)与轴承座(11)通过滚动导轨(12)固定在轴下拖板上；丝杠螺母座(13)固定在修整支座(23)上，金钢笔(38)固定在修整支座(23)上，修整支座(23)固定在工件进给拖板(1)上；砂轮进给伺服电机(15)上固定着联轴器(16)，联轴器(16)与轴承座(17)、丝杠(19)连接，联轴器(16)与轴承座(17)通过滚动导轨(18)固定在下拖板上，下拖板固定在床身(34)上，丝杠螺母座(20)固定在砂轮上拖板(39)上；砂轮(37)安装在砂轮电主轴(22)上，砂轮电主轴(22)安装在砂轮座(21)上，砂轮座(21)固定在砂轮上拖板(39)上。
圆锥滚子轴承外圈滚道凸度磨削工艺及装备的研究应用
胡 栋
（瓦房店轴承集团有限责任公司 辽宁 116300）
摘 要：论述圆锥滚子轴承外圈滚道磨削加工方法，凸度形状稳定性的保证装置的研究。
关键词： 滚道凸度 磨削工艺 装备
一、问题提出：
随着铁路事业的快速发展，对铁路轴承的使用寿命、可靠性和稳定性都有更高的要求。
在这种情况下，寻求和应用新的铁路货车轴承设计理论成为了一种必然。
圆锥滚子轴承的“三凸”设计理论在国内外
本文阐述的即是如何通过设计新的装备实现圆锥轴承外圈滚道凸度加工的往复式磨削工艺。
二、原磨削工艺分析
目前，国内实现铁路货车轴承外圈滚道凸度的磨削方式为砂轮切入式磨削；
与往复式磨削方式相比，在同等条件下，获得的工件表面粗糙度较差，砂轮曲
线修整麻烦，工作效率较低。
1．原滚道凸度磨削工艺
以图2所示圆锥轴承7716外圈为例， 磨削时砂轮被斜线修整为如图3形状，其凹陷深度为0.008mm，
1所示的成品，这就是典型的切入式磨削。
这种磨削方式需要粗、精加工两道工序来产生滚道的凸度，而且成品的凸度量随着砂轮的消耗会产生较大的变化。
因此,在同等磨削条件下，其工作效率及所加工产品的表面粗糙度都远不如往复磨削。
三、新滚道凸度磨削工艺
1.凸度磨削原理
首先将工件在竖直平面内倾斜一角度，再将工件按自身半锥角值在水平面内旋转，保证工件的几何中心与砂轮轴线等高；砂轮仍为水平直线修整，砂轮自身高速旋转并随工作台往复运动，工件横向进给，形成典型的往复式磨削方式，因此，滚道就被磨削成单叶双曲面形状，滚道母线就是单叶双曲线，曲线的最高点就是实际获得的凸度量。
2.理论计算及实例
(1)理论计算
图5为新工艺磨削示意图，磨削时使工件绕其几何中心在竖直平面内倾斜θ角。
为了简化视图，如图
6所示，可设想为一细长砂轮磨削内径为D＝D1＋C*tgα,宽度为C／cosα,壁厚足够的圆柱孔内表面磨削。
图中θ为获得凸度量Δ所需的竖直平面内转角，下面给出转角与凸度量Δ之间的函数关系。
由于轴承精度及使用环境不同，滚道Δ值也就不同，加工Δ时工件拨角计算式如下：
y = r 2
-(r-Δ)2
= 2rΔ-Δ2 = DΔ-Δ2 = DΔ
式中D＝D1＋C＊tgα tgθ= 2y
C/cosα
=
2Δ(D1+C*tgα)
C/cosα = 2 cosαΔ(D1+C*tgα) C
式中：Δ：工件所需凸度值
θ：获得Δ凸度值工件的倾斜角度（如图5） D1：工件滚道小头直径（如图2） C ：工件的宽度（如图2） α：滚道的半锥角（如图2） (2) 实例
已知：轴承型号为7716，套圈宽度为C＝25，半锥角α＝14°05′41″D1=110.687，终磨滚道凸度值为0.007mm,求θ。
由公式：tgθ= 2 cosαΔ(D1+C*tgα)
C
= 2cos14°05′41"(110.687+25tg14°05′41")*0.007 25
= 0.060
θ= arctg0.060 = 3.4336°= 3°26′01"
故工件立面拨角度为3°26′01"，水平面拨角度为14°05′41″。
四、新装备的设计、制造
根据新的磨削工艺原理，我们设计制造了样机，进行了上述实际的产品加工，取得了较为理想的凸度曲线形状和凸度值。
然而，样机的机械结构复杂，操作调整极为麻烦；若采用滚珠丝杠伺服系统，则改造费用太多，制造难度大，故不易推广。
在寻求实现新工艺的新机械过程中，我们发现：在磨削圆锥轴承外圈滚道生产实践中，当工件轴轴线与砂轮轴轴线不等高时，磨削的滚道不是正常的直母线，会产生中间略高的情况。
经仔细分析，这样获得的凸度曲线也是单叶双曲线，与前面所获得的曲线类似。
表 1 几种轴承规格试验数据记录
表中符号说明:
C——外圈宽度，mm
α——外圈滚道锥角，mm
H——工件轴线与砂轮轴线的差值，mm
Δ——滚道凸度值，mm
可知影响凸度Δ的几个因素分别为滚道锥角α、滚道宽度C、工件轴轴线与砂轮轴轴线的高差H ，其相互关系如下：
1、对于具体的产品规格，其滚道锥角α和滚道宽度C都已确定，则滚道凸度Δ随着高差H的增加而增加；
2、对于不同规格的轴承外圈，要达到同样的凸度Δ，滚道锥角越小所需的高差H越大，滚道宽度C 越小所需的高差H越大。
根据上面的工艺实验结果，我们对图8所示机械装置进行了完善与改进，得到了工人师傅的认可，接着又成功推广应用到3MZ2116、M8861内圈滚道磨床等设备上。
五、结论
综上所述，由于实现了往复式磨削，砂轮仍为直线修整，大大方便操作者调整机床和加工产品，减少了大量的辅助时间，提高了工作效率2倍，体现在整套轴承中可降低成本0.1%；每年的铁路货车轴承产值约为2.0~2.2亿元，则体现降成本200~220万元；改造费用仅为0.5万元/每台，效益巨大；另一方面，轴承零件设计的创新及加工精度的提高，提升了整套轴承的精度及寿命，为公司稳定与扩大开发铁路货车轴承市场创造了有利条件，铁路货车轴承的市场占有率逐步上升。
