本发明涉及一种倒角加工方法，具体涉及一种圆柱滚子的倒角加工方法。
背景技术：
圆柱滚子轴承在工况比较复杂，润滑条件差，转速高情况下运转时，如果滚子精度不高、不平衡量较大时，在工作会出现滚子运转不平稳、出现异常磨损和振动现象，这些因素都制约着轴承使用寿命的提高。轴承出现异常磨损的原因一部分是因为轴承滚子倒角跳动量偏大，滚子高速运转失稳，产生摆动，与内圈挡边异常接触磨损。因此要提高滚子倒角的加工精度，减小滚子倒角对滚子外径的跳动量，改善滚子倒角的加工形状。
圆柱滚子加工原工艺：切断→软磨外径、端面→车两端倒角→热处理→粗磨外径、端磨加工→细磨外径→精研端面→精磨外径→终磨外径、超精研外径加工,从以上工艺可以看出，倒角加工只在热处理工序之前进行，由于车加工设备精度低，后续还有多遍的外径、端面的磨加工，倒角尺寸偏差、倒角跳动、倒角对称性不能得到有效的控制，导致滚子高速运转失稳，产生摆动。综上所述,现有的圆柱滚子加工工艺存在倒角尺寸偏差、倒角跳动、倒角对称性不能得到有效的控制，导致滚子高速运转失稳，产生摆动的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有的圆柱滚子加工工艺存在倒角尺寸偏差、倒角跳动、倒角对称性不能得到有效的控制，导致滚子高速运转失稳，产生摆动的问题。进而提供一种圆柱滚子的倒角加工方法。
本发明的技术方案是：一种圆柱滚子的倒角加工方法，它包括以下步骤：
步骤一：切断；
在数控车床上将棒料按工艺要求尺寸进行切断,外径留量0.5mm，长度留量0.5mm；
步骤二：软磨切断后的棒料外径、端面；
对切断后的棒料进行软磨，软磨的外径去除量为0.2mm，软磨的端面去除量为0.18mm；
步骤三：车两端倒角；
在步骤二的基础上，在车床上进行车圆柱滚子的倒角，切削参数为倒角磨削前的倒角坐标留量加外径和端面的留量；
步骤四：热处理；
对步骤三中的圆柱滚子先进行热处理前清洗,然后依次进行真空气淬、一次回火、冷处理、二次回火、三次回火、热处理检验和热处理放行；
步骤五：外径、端面磨加工；
经过热处理后，在磨床上进行外径磨加工、端面磨加工；
步骤六：磨倒角；
经过外径和端面的磨加工，倒角坐标留量为0.2mm，圆柱滚子倒角圆弧半径取倒角坐标的1.42倍，砂轮与圆柱滚子倒角呈45°方向切入式加工，加工至成品倒角坐标尺寸；
步骤七：终磨外径、外径超精加工；
首先，终磨外径:
在无心磨床上对步骤六中的圆柱滚子外径去除量为0.015mm；圆柱滚子的圆度为0.0005mm；倒角轴向去除量0.02mm，径向去除量0.0075mm；
然后，超精研外径：
在贯穿式外径超精机上，将圆柱滚子加工到成品尺寸，至此，完成了对圆柱滚子的加工。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明针对现有工艺倒角加工的缺点，改进了工艺，在外径、端面磨加工后增加了磨倒角工序。由于倒角磨床设备的精度问题，合格率只能达到70％，还需要100％测量，挑选合格产品。倒角圆弧半径不稳定，不能保证圆滑过渡状态，因此，本发明的金刚滚轮与倒角圆弧半径形状相匹配，能够有效的保证圆滑过渡状态，提高合格率。经过磨倒角后倒角尺寸偏差、倒角跳动、倒角对称性都能够得到有效的控制，避免了滚子高速运转失稳，产生摆动的问题。
2、本发明的步骤六采用切入式加工方法(切入式的加工方法就是通过金刚笔或金刚滚轮将砂轮修整成圆弧形状直接对准工件加工面进给实现磨削加工；与其对应的还有一种就是摆头式加工，圆弧是同过砂轮对准中心点摆动磨削成型的)设计倒角磨床专用修磨金刚滚轮，使倒角形状达到理想状态，在加工过程中确保滚子倒角形状的一致性，提高滚子倒角对外径跳动的精度，提高滚子在运转时的动不平衡性。
附图说明
图1是本发明的圆柱滚子结构示意图；图2是金刚滚轮修磨部分的设计原理图；图3是图2在h处的局部放大图；图4是金刚滚轮的结构示意图；图5是金刚滚轮在磨削圆柱滚子时的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的一种圆柱滚子的倒角加工方法，它包括如下加工步骤：
步骤一：切断；
在数控车床上将棒料按工艺要求尺寸进行切断,外径留量0.5mm，长度留量0.5mm；
步骤二：软磨切断后的棒料外径、端面；
对切断后的棒料进行软磨，软磨的外径去除量为0.2mm，软磨的端面去除量为0.18mm；
步骤三：车两端倒角；
在步骤二的基础上，在车床上进行车圆柱滚子的倒角，切削参数为倒角磨削前的倒角坐标留量加外径和端面的留量；
步骤四：热处理；
对步骤三中的圆柱滚子先进行热处理前清洗,然后依次进行真空气淬、一次回火、冷处理、二次回火、三次回火、热处理检验和热处理放行；
步骤五：外径、端面磨加工；
经过热处理后，在磨床上进行外径磨加工、端面磨加工；
步骤六：磨倒角；
经过外径和端面的磨加工，倒角坐标留量为0.2mm，圆柱滚子倒角圆弧半径取倒角坐标的1.42倍，砂轮与圆柱滚子倒角呈45°方向切入式加工，加工至成品倒角坐标尺寸；
步骤七：终磨外径、外径超精加工；
首先，终磨外径:
在无心磨床上对步骤六中的圆柱滚子外径去除量为0.015mm；圆柱滚子的圆度为0.0005mm；倒角轴向去除量0.02mm，径向去除量0.0075mm；
然后，超精研外径：
在贯穿式外径超精机上，将圆柱滚子加工到成品尺寸，至此，完成了对圆柱滚子的加工。
本实施方式的步骤六中的成品倒角坐标为0.5mm，磨倒角之前的倒角坐标为0.3mm。
本实施方式的步骤六中的倒角坐标加工尺寸要高于倒角坐标尺寸下限0.02mm。原因是外径还有0.025mm的加工留量，避免外径加工后倒角坐标超差。例如：成品倒角坐标尺寸为0.5±0.1，磨倒角后的坐标尺寸为0.5+0.1/-0.08。
本实施方式的步骤七中采用了超精研外径，超精机主要是改善滚子外径表面质量，提高表面粗糙度、圆度、研磨出符合设计要求的圆柱滚子外径母线形状(对数曲线、修正线)。
滚子原加工过程中没有磨倒角工序(即步骤六)，倒角对外径母线的跳动量仅为0.06mm，倒角对称性仅为0.4mm。增加磨倒角工序后倒角对外径母线跳动量小于0.008mm，倒角对称性小于0.2mm。
具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的步骤六中采用的金刚滚轮的外轮廓形状与待磨圆柱滚子的倒角形状相一致。如此设置，使倒角形状达到理想状态，在加工过程中确保滚子倒角形状的一致性，提高滚子倒角对外径跳动的精度，提高滚子在运转时的动不平衡性。其他内容与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的步骤五中的热处理后加工步骤依次为粗磨外径工序、磨端面工序、细磨外径工序、精研端面工序和精磨外径工序。如此设置，使滚子加工精度达到最终的精度要求。因为在滚子的加工过程中滚子的外径和端面加工需要相互定位，原则是先加工外径，再加工端面；由于外径是主要工作面，加工精度要求高还有母线形状的要求，因此最终的加工工序也是外径加工。其他内容与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的粗磨外径工序在无心磨床上进行加工，圆柱滚子的去除量为0.2mm，圆度为0.002mm。如此设置，去除部分外径留量，改善滚子外径精度，为细磨外径工序提供精度保证，为磨端面工序提供定位精度。其他内容与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的磨端面工序在双端面磨床上进行加工，圆柱滚子的去除量为0.25mm,端面跳动为0.012mm。如此设置，去除部分端面留量，改善滚子端面精度，为精研端面工序提供精度保证，为细磨外径工序提供定位精度。其他内容与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的细磨外径工序在无心磨床上加工，圆柱滚子的去除量为0.04mm，圆度为0.0012mm。如此设置，去除部分外径留量，改善滚子外径精度，为细磨外径工序提供精度保证，为磨端面工序提供定位精度。其他内容与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的精研端面工序在端面研磨机上加工，圆柱滚子的去除量为0.055mm,端面跳动为0.002mm。如此设置，去除端面剩余留量，使滚子长度尺寸、加工精度指标满足设计要求，并为磨倒角工序提供定位精度。其他内容与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的精磨外径工序在无心磨床上加工，圆柱滚子的去除量为0.03mm，圆度为0.0007mm。如此设置，去除部分外径留量，改善滚子外径精度，为终磨外径工序提供精度保证。其他内容与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
为了更加清楚的表达本发明的技术方案，现结合图1说本发明圆柱滚子的倒角加工方法，图1中的圆柱滚子在加工过程所留余量如下：
rp1＝δl/2+rp磨+δd/2/tan(1°42’)
rp2＝δd/2+rp磨+δl/2/tan(1°42’)
rp1-倒角车加工轴向坐标
rp2–倒角车加工径向坐标
δl–磨倒角前长度留量δl＝l-lw
δd–磨倒角前直径留量δd＝d-dw
rp磨-磨倒角前倒角坐标
lw–磨倒角前长度尺寸
dw–磨倒角前直径尺寸
l–车倒角前长度尺寸
d–车倒角前直径尺寸
图1是车倒角工序加工示意图，这道工序是为磨倒角工序做准备的，按磨倒角工序需要的留量，结合外径、端面留量计算出车倒角工序的倒角坐标。按计算的倒角坐标、圆弧半径尺寸，车加工倒角。
图2是金刚滚轮修磨部分的设计原理图。rp为滚子成品倒角坐标。圆柱滚子倒角与滚子外径、端面交接处最理想的状态是相切。这种状态的形成只能在倒角加工为最终工序时才能实现。而实际加工中，倒角的加工不能在最终工序实现。原因是：一、倒角加工时工装会对滚子外径表面产生轻微的划伤，滚子外径是工作表面，不允许有任何缺陷；二、若成加工成相切的状态，只有在倒角r等于倒角坐标值时，才能实现。这种状态下磨削倒角必然会造成滚子外径、端面的磨伤。从图2中的四条切线可以看出切线角度越小，加工后滚子倒角圆滑过渡状态越好；角度过小砂轮在磨削倒角时又会影响到端面和外径的加工质量。因此，选用设计切线角度为15°(1.42rp)的金刚滚轮进行倒角磨加工。切线角度为22.5°，倒角圆弧半径为1.85倍的倒角坐标，切线角度为15°是1.42倍的倒角坐标，切线角度为10°是1.24倍的倒角坐标来进行磨削。
图3中倒角坐标为0.5的金刚滚轮1。金刚滚轮修磨部分形状同滚子加工后的形状，通过金刚滚轮对砂轮进行修磨，用修磨后的砂轮来磨削滚子倒角，形成倒角的最终的加工状态。
图4有效的利用了修磨好的金刚滚轮来磨削圆柱滚子2的倒角，不但能够提高磨削效率，还能够提高磨削质量，保证圆柱滚子倒角的磨削精度。
技术特征：
技术总结
一种圆柱滚子的倒角加工方法，它涉及圆柱滚子轴承圆柱滚子倒角加工精度的提升。本发明为了解决轴承中的滚子在轴承工况比较复杂，润滑条件差，转速高，情况下由于滚子精度不高、不平衡量较大时，在工作出现滚子运转不平稳、出现异常磨损和振动，使用寿命低的问题。本发明包括圆柱滚子倒角磨加工方法、倒角磨床专用金刚滚轮设计；步骤一：切断；步骤二：软磨切断后的棒料外径、端面；步骤三：车两端倒角；步骤四：热处理；步骤五：外径、端面磨加工；步骤六：磨倒角；步骤七：终磨外径、外径超精加工。本发明用于高精度滚子倒角精加工。本发明用于圆柱滚子的倒角加工。
技术研发人员：王晔;王强;田磊;韩亭鹤;刘新强;姚慧英;唐刚;李博翰
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨轴承有限公司
技术研发日：2017.09.30
技术公布日：2018.02.09
声明：
“圆柱滚子的倒角加工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
1069
编辑：中冶有色技术网
来源：中国航发哈尔滨轴承有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
2024年07月26日 ~ 28日 
