圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法
【专利摘要】本发明属于磨削方法，特别是指圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法。是由导轮带动设于砂轮、导轮、导板之间的待加工滚子旋转，并由砂轮对待加工滚子进行磨削加工；在磨削过程中待加工滚子的中心与砂轮中心位于同一水平线。本发明解决了现有技术存在的加工误差大、操作繁琐、工作效率低等问题，具有滚子中心和砂轮中心连线与导轮中心和砂轮中心连线的夹角变化不到以往磨削方法的1/3，操作简单，工作效率高等优点。
【专利说明】圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磨削方法，特别是指圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法。
【背景技术】
[0002]目前，无论是采用通过式或切入式加工方法，所有滚子的磨削均采用无心外圆磨床进行加工，这种加工方式主要由砂轮、导轮、导板(拖板)三方面对所加工滚子定位，滚子置于砂轮和导轮之间的导板之上，并由导轮带动旋转。滚子的前进动力是导轮的挡边带动或导轮倾斜一定的角度来驱动滚子向前运动。砂轮、导轮、导板(拖板)三方面的位置调整到位后，所磨削的滚子圆度会越来越好
[0003]上述磨削方法存在的较大问题是随着磨削过程的实现，砂轮由于修整和自身的脱落，直径会逐渐缩小，而导轮和导板由于所使用材料和磨削工艺的原因，尺寸几乎不发生变化，从而导致滚子磨削角度(砂轮中心与导轮中心连线和砂轮中心与滚子中心连线所形成的角度)发生较大的变化，进而所磨削滚子的圆度会出现较大误差，如果是圆锥滚子，其圆锥角也会发生较大的变化，导致是所加工的滚子达不到相应的标准，造成工业生产中批量不合格产品的产生。
[0004]在正常的滚子加工时，为了避免出现这种批量不合格的状况，砂轮磨损到一定的程度(一般直径消耗30_)，操作人员需要停机对导板的位置进行调整，也就是说需要对磨削滚子的中心位置(或称中心高)进行调整，而调整滚子中心位置最有效的办法是调整导板的位置，即导板向上或向下。调整导板最理想的位置是将滚子的磨削角度调整到原始磨削角度，但在实际加工时，调整的位置接近原位置即可，主要是以磨削滚子的质量而定，只要所加工滚子的圆度及圆锥角在要求的范围之内即可。因此根据所加工滚子的要求，滚子的磨削角有一个可调整的较小的范围。由于上述操作造成了磨削加工过程中操作繁琐、工作效率低、零部件调整难度大等技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种加工过程中待加工滚子的中心高不需要调整、操作过程简单的圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法。
[0006]根据普通无心磨床所存在的问题，本发明重点解决的问题就是针对无心磨削时由于待加工滚子中心在磨削过程中的变化而带来的磨削角变化。磨削角的变化是由滚子的中心位置(中心高)变化而引起的，因此，解决中心高变化的问题就变为解决此问题的关键。
[0007]本发明的整体技术构思是:
[0008]圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法，是由导轮带动设于砂轮、导轮、导板之间的待加工滚子旋转，并由砂轮对待加工滚子进行磨削加工；在磨削过程中待加工滚子的中心与砂轮中心位于同一水平线。
[0009]在加工过程中，滚子的中心位置(中心高)不发生变化，或变化量很微小，所加工的滚子的圆度的变化量以及角度等影响滚子精度指标的变化量也就很小。
[0010]本发明的具体技术构思还有:
[0011]优选的实施方式是，通过调整导轮，使待加工滚子的中心与砂轮中心位于同一水平线。
[0012]经过 申请人:对本发明中的方法进行反复试验，对同一种滚子而言，砂轮从安装至使用到最小极限尺寸，滚子中心高的变化量所引起的滚子加工精度的变化，完全在滚子所要求的范围之内。而在加工过程中，导板的位置不需要进行任何调整。这种方法对于滚子加工的操作者来说，操作过程变得极为简单，所加工的滚子的精度(圆度、圆锥角等指标)完全符合要求。
[0013] 申请人:将本发明中的加工方法称为滚子的恒中心高磨削法，即在加工过程中滚子的中心高不需要进行调整，而加工的滚子精度符合要求。
[0014]本发明的数学模型如下:
[0015]公式推导论证:
[0016]参数说明:
[0017]H:滚子中心距导轮中心的高度；
[0018]r:滚子半径；
[0019]G:导轮半径；
[0020]R:砂轮半径；
[0021]η:滚子中心到导轮中心距离；
[0022]A、B:分别是两种磨削方法中，滚子中心和砂轮中心连线与导轮中心和砂轮中心连线的夹角；
[0023]假设:导板(钢制高硬度)、导轮(钢制高硬度)磨损忽略不计、工件磨量忽略不计，H、r、G、η均为常量、R为变量(由大变小)，均为正数。
[0024]根据无心磨削理论H = (0.15-0.25)r，以及现有规格的无心磨床各项参数，如:XF004、3MZ6025等，各常量值得范围如下表:
[0025]
r12.5-60 I α , β Il-1O0
H1-24 R250-190
?152-208~G150
[0026]以往磨削方法:1 (HU
[0027]sinJ = —.A = arcsin—
Jf+r ’M4r-
[0028]本发明中磨削方法:
HH
[0029]tan B = - ； B = arcian-
J?+r+H
[0030]其中η:=、!(β + r)2 — H2
[0031]公式推导: dA_I___-H-H— I
[0032]dff— Γ~, H (R+r)2~ /(I+r)2- H2 — Li? + r..~"
ff I —:?-,Ij -?Jt:Λ-丨.S - ’一 I
V '*fi + r,Af '* H ;
[0033]
dS _1-H —-H—一 I
'T- -- ~ (.π 1 r 1 ^)2 ~ , ''TiTT7TTTi=TTi3 ~:..R+r+n^ ,,
!1 + 1-F-——:~Γ' 1J■；-r——r + I
\ 'R f r + ?r\.' n 、,
-?Λ.-1dS-1
[0034]总结:?Ε I +r,V ^.? dS 6,5+-Γ+^ν?.,.；'I —T^1-一I,、——-)I
'V ] h '\ ' h '
±Λ ?Β
[0035]比较A和B随R变化的速率，只需比较:和:即可。
IE αΕ
“， ^t , , ,J^r' n , ^-1 ,■ , IIL,.
[0036]进一步，只需比较一 I和(~—-)" + I的大小即可。.."_.W v'* U ^
JkJkMi
■.門.Lilh--.,1.pV.Lilh >,--Χ.
[0037]变化率& = = ? i k = ? = ,.Wc-,
I { y, Ifl—τζ—
\、h "■ '\?、 h ■
[0038]当P1 > P2 时:<j.:..一一厂-1:.—^-；- + I
[0039]化简解之得，—η2— 2Rn — 2m — IH2 < 0
[0040]R ,> 一 f--1---l.Γ !
\ -: ;
[0041]由于 η =、/(G + r)2 — H2
[0042]R > - P [2lg4r)￡ - nl + r|
\ & L K」./
n \
—+ - + r的极大值还需要解出'■ ' _ W|的极小值。
nilB-
[0044]因为，函数/(?) =--递减。函数f (r) =2 (G+r)2，G是常数，f (r)在r的取
H
值范围内递增。
[0045]函数f(n)与函数f(r)互不影响。
[0046]故在η取最大值208，!.取最小值2.5时，三- n] +T得到极小值。于是
OW
~ + 7 ^ ■"的最小值为10.31 ；
[0047]故不等式-n2-2Rn-2rn-2H2< O 成立时，
[0048]R 解的范围为 R >-10.31。
[0049]结论:
[0050]当R在R > -10.31范围内变化时，A比B变化快。
[0051]当R在R <-10.31范围内变化时，B比A变化快。
[0052]考虑到R的取值范围为190-250，大于-10.31，故A比B变化快。
[0053]以磨削r = 50工件为例:
[0054]H = 20 ；
[0055]R = 50 ；
[0056]G= 150 ；
[0057]Rmax = 250 ；
[0058]Rmin = 190 ；
[0059]R =、,< (CF + T) 2 —9 9
[0060]以往磨削方法砂轮最大情况下:
[0061]
H
Al=arcs in-=3.84°
R max+ r
[0062]以往磨削方法砂轮最小情况下:
[0063]
A2=arcs in-=4.78°
R min+ r
[0064]A2-A1 = 0.94。
[0065]本发明中磨削方法在砂轮最大情况下:
[0066]
H
B^arctan-=2.3°
R max+ r + η
[0067]本发明中磨削方法在砂轮最小情况下:
[0068]
H
B2=arcIan-=2.6°
R min+ r + η
[0069]Β2-Β1 = 0.3°
[0070]本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于:
[0071]本发明的方法中砂轮消耗几乎不改变工件中心和砂轮中心连线与砂轮中心和导轮中心连线的夹角，磨削过程中无需调整导板高度，产品角度稳定。从试验结果以及数学模型分析可以看出，本发明公开的方法中滚子中心和砂轮中心连线与导轮中心和砂轮中心连线的夹角变化不到以往磨削方法的1/3，砂轮从最大消耗至最小的情况下，滚子中心和砂轮中心连线与导轮中心和砂轮中心连线的夹角仅产生了 0.3°的变化，完全在工件角度公差可控范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0072]图1是本发明在砂轮最大情况下的磨削结构示意图。
[0073]图2是本发明在砂轮最小情况下的磨削结构示意图。
[0074]图3是现有磨削方法中砂轮最大情况下的磨削结构示意图。
[0075]图4是现有磨削方法中砂轮最小情况下的磨削结构示意图。
[0076]附图中的附图标记如下:
[0077]1、砂轮；2、待加工滚子；3、导轮；4、导板。
【具体实施方式】
[0078]以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。
[0079]本实施例的整体结构如图示，圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法，是由导轮3带动设于砂轮1、导轮3、导板4之间的待加工滚子2旋转，并由砂轮I对待加工滚子2进行磨削加工；在磨削过程中待加工滚子2的中心与砂轮I中心位于同一水平线。
[0080]在加工过程中，滚子的中心位置(中心高)不发生变化，或变化量很微小，所加工的滚子的圆度的变化量以及角度等影响滚子精度指标的变化量也就很小。
[0081]通过调整导轮3，使待加工滚子2的中心与砂轮I中心位于同一水平线。
【权利要求】
1.圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法，是由导轮(3)带动设于砂轮(I)、导轮(3)、导板(4)之间的待加工滚子(2)旋转，并由砂轮(I)对待加工滚子(2)进行磨削加工；其特征在于待加工滚子(2)的中心与砂轮(I)中心位于同一水平线。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子无心磨床恒中心高磨削方法，其特征在于通过调整导轮(3)，使待加工滚子(2)的中心与砂轮(I)中心位于同一水平线。
【文档编号】B24B5/24GK104209821SQ201410452090
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】杨其升, 张建奇, 夏树宝, 顾庆 申请人:河北富恒轴承科技开发有限公司