专利名称：轴承非圆滚道的预变形加工方法及所用的夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械加工方法，具体涉及轴承非圆滚道的加工方法。
背景技术：
以往的航空轴承非圆滚道加工往往采用数控磨削的方法，此加工方法存在以下缺点1.由于数控二维插补进给方法本身的原因，数控磨削加工出的非圆滚道轮廓不是很光滑，存在“阶梯状”曲线，需要最后研磨抛光处理，导致尺寸发生变化；2.在加工不同的外圈毛坯时，加工质量的一致性也难以保证；3.必须采用精密的数控机床加工，生产的成本很高；4.加工时间长，只能单件生产，不适合批量生产。
发明内容
为了克服数控磨削方法在轴承非圆滚道的加工中的缺点，保证加工的非圆滚道轮廓过渡圆滑和产品质量的一致性，提高生产效率，降低成本，本发明提供一种轴承非圆滚道的预变形加工方法及所用的夹具。本发明的加工方法是按如下步骤进行的一、将轴承外圈C除滚道以外的其它部位按设计尺寸进行加工，并将轴承滚道加工成圆形，该圆形的半径小于或等于轴承非圆滚道设计的基圆半径与最大正向偏移量的差值；二、对轴承外圈外表面施加力F，使轴承外圈产生预变形，施加力的方向沿径向指向轴承外圈的轴心，施加力的部位与轴承外圈设计的非圆滚道凹隐部位A相对；三、用磨削机床对轴承外圈滚道按内圆的加工方法进行加工，所加工的圆的半径与设计的轴承非圆滚道的基圆半径相同；四、去除轴承外圈所施加的力。在上述第二步骤中轴承外圈产生的预变形量δ1的大小为轴承非圆滚道设计时的高低点差值δ2。本发明的轴承非圆滚道的预变形加工所用的夹具1为圆环形，其内表面有与被加工的轴承非圆滚道瓣波数相同的凸起2。所述的夹具1的宽度与被加工的轴承外圈的宽度相同。使用本发明的方法只要设计专门的夹具，将需要加工的非圆滚道的外圈压入夹具，通过夹具给外圈施加外力，使得外圈滚道产生要求的理论轮廓——此过程称为预变形，然后将装配后的夹具及外圈一起放入普通的轴承专用磨削机床中加工，将非圆滚道按照给定的磨削量磨成圆形滚道，由于加工时，外圈毛坯滚道凸出部分磨去材料多，凹进部分磨去材料少，外圈回弹后，较退出夹具前，凸处变凹，凹处变凸，类似于将原先的变形偏转60°，得到要求的三瓣波形滚道，原理示意图如图1，图中显示了加工前后的滚道轮廓变化，滚道轮廓通过相对于基圆的径向偏移值来表示。本发明克服了数控磨削方法在轴承非圆滚道的加工中的缺点，保证加工的非圆滚道轮廓过渡圆滑和产品质量的一致性，提高生产效率，降低成本。
图1是本发明的预变形加工原理图，其中E为滚道预变形后轮廓，B为滚道基圆轮廓，D为加工完回弹后的滚道轮廓；图2是本发明的夹具结构示意图，图3是用本发明的方法加工非圆滚道轮廓用泰勒圆度仪测出的图形图片，图4为用数控磨削方法加工的三瓣波非圆滚道的轮廓片。
具体实施例方式本实施方式是按如下步骤进行的一、将轴承外圈C除滚道以外的其它部位按设计尺寸进行加工，并将轴承滚道加工成圆形，该圆形的半径小于或等于轴承非圆滚道设计的基圆半径与最大正向偏移量的差值；二、对轴承外圈外表面施加力F，使轴承外圈产生预变形，施加力的方向沿径向指向轴承外圈的轴心，施加力的部位与轴承外圈设计的非圆滚道凹隐部位A相对；三、用磨削机床对轴承外圈滚道按内圆的加工方法进行加工，所加工的圆的半径与设计的轴承非圆滚道的基圆半径相同；四、去除轴承外圈所施加的力。所用的夹具1为圆环形，其内表面有与被加工的轴承非圆滚道瓣波数相同的凸起2。下面是用于2808轴承非圆滚道预变形加工的三弧段轴承外圈和滚道及夹具。2808轴承外圈的非圆滚道轮廓尺寸如表1所示，其中基圆尺寸为Φ52.790mm。
表1 轴承外圈三瓣波滚道相对于基圆的偏移量(mm)
注所述的径向位移的偏移量沿径向背离圆心为正，反之为负。
夹具外圈为精密的圆柱形，内表面的三个弧段为装夹时与工件(非圆滚道套圈)的接触部分，弧段具体尺寸需要综合考虑轴承滚道要求的实际凸出量、夹具变形和接触变形。为利用现有轴承套圈磨床，将夹具外圈尺寸定为轴承专用磨床能加工的最大直径，通过精确的力学分析，计算出三弧段夹具的接触弧段轮廓。加工2808非圆外圈滚道的三弧段夹具如图2所示，每个位置上弧段的具体变形尺寸如表2。
表22808非圆外圈滚道加工用三弧段夹具尺寸表(基圆直径为Φ55.81mm)
对2808非圆外套圈滚道进行了4组预变形加工试验，表3为加工的实验过程记录和结果，加工后的外圈非圆滚道最大圆度误差2μm，在加工允许的精度2μm之内。
表3 外圈毛坯试验结果
其中一组外圈磨削后退出夹具的非圆滚道轮廓用泰勒圆度仪测出如图3所示，图4为用数控磨削方法加工的三瓣波非圆滚道的轮廓图。比较两图，可以明显的看出预变形方法加工的三瓣波非圆滚道具有与数控磨削方法加工出的滚道一样良好的宏观轮廓形状，但预变形加工是连续加工，避免了数控磨削方法由于对数点的插值加工而引起轮廓的“阶梯状”现象；预变形方法加工非圆滚道轮廓最大圆度误差为2μm，在允许的误差范围2μm之内；外圈加工的时间短，一般加工一个工件时间在5分钟内，适合批量生产；同时产品加工的一致性较好。
本实施方式的用于实际预变形加工的三弧段夹具，由于夹具中与工件接触的三个弧段部分为非圆，普通磨床不能加工，采用精密的线切割机床加工而成，夹具宽度与被加工的外圈宽度一致。
不同型号的轴承非圆滚道的预变形加工原理一样，只要根据给出的理论轮廓及外圈尺寸设计配套的夹具即可。对于相同型号的轴承，由于公差尺寸的原因，外圈外表面尺寸在一个范围内变化，可以根据需要设计数套夹具，根据公差范围要求分组，这些夹具的形状相似，在尺寸上有细微的变化(如2808轴承外圈基圆尺寸在公差范围内划分为几个尺寸段，根据表2计算出接触的三弧段面的尺寸，其他尺寸不变，加工夹具即可)。磨削外圈非圆滚道时，首先测量外圈外表面直径，后选用相应的夹具，将外圈平行压入夹具，按照正常轴承滚道磨削工艺加工即可。考虑到夹具的反复使用，夹具的材料可以选用耐磨性能较好的模具钢(如Cr12)。
权利要求
1.轴承非圆滚道的预变形加工方法，其特征在于是按如下步骤进行的一、将轴承外圈C除滚道以外的其它部位按设计尺寸进行加工，并将轴承滚道加工成圆形，该圆形的半径小于或等于轴承非圆滚道设计的基圆半径与最大正向偏移量的差值；二、对轴承外圈外表面施加力F，使轴承外圈产生预变形，施加力的方向沿径向指向轴承外圈的轴心，施加力的部位与轴承外圈设计的非圆滚道凹隐部位A相对；三、用磨削机床对轴承外圈滚道按内圆的加工方法进行加工，所加工的圆的半径与设计的轴承非圆滚道的基圆半径相同；四、去除轴承外圈所施加的力。
2.根据权利要求1所述的轴承非圆滚道的预变形加工方法，其特征在于上述第二步骤中轴承外圈产生的预变形量δ1的大小为轴承非圆滚道设计时的高低点差值δ2。
3.轴承非圆滚道的预变形加工所用的夹具，其特征在于夹具(1)为圆环形，其内表面有与被加工的轴承非圆滚道瓣波数相同的凸起(2)。
全文摘要
轴承非圆滚道的预变形加工方法及所用的夹具，它涉及轴承非圆滚道的加工法。它的步骤是一、将轴承滚道加工成圆形，该圆形的半径小于或等于轴承非圆滚道设计的基圆半径与最大正向偏移量的差值；二、对轴承外圈外表面施加力F，使轴承外圈产生预变形，施加力的方向沿径向指向轴承外圈的轴心，施加力的部位与轴承外圈设计的非圆滚道凹隐部位A相对；三、用磨削机床对轴承外圈滚道按内圆的加工方法进行加工，所加工的圆的半径与设计的轴承非圆滚道的基圆半径相同；四、去除轴承外圈所施加的力。该夹具(1)为圆环形，其内表面有与被加工的轴承非圆滚道瓣波数相同的凸起(2)。本发明保证加工的非圆滚道轮廓过渡圆滑和产品质量的一致性，提高生产效率，降低成本。
文档编号B23Q3/00GK1528562SQ20031010760
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月1日 优先权日2003年10月1日
发明者王黎钦, 陈观慈 申请人:哈尔滨工业大学