轴承套圈端面圆弧槽磨削砂轮修形方法

巨恒伟，徐卫东，刘友国，张艳丽

(1.洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471003；2.航空精密轴承国家重点实验室，河南 洛阳 471003)

轴承套圈端面槽加工一般采用数控铣槽[1-2]，然而铣槽工序一般在淬火前，淬火后槽面有一定腐蚀并且有黑皮，所以在热处理后通常再安排手工打光工序，以提高表面质量。但对于航空轴承，其对外观和表面粗糙度要求较高，目前方式已不能满足客户需求，成为生产加工中的瓶颈。

传统端面磨削只能磨削平面类工作面，为了突破生产瓶颈，在配置840D数控系统的平面矩台磨床上，将铣槽和手工光饰合并为修形磨削工序，并利用计算机辅助软件CAXA和WINWOP编制砂轮修形磨削程序[3-4]。

1 加工工艺性分析

图1 槽结构示意图Fig.1 Structure diagram of groove

2 技术措施

基于840D数控系统的ELB矩台磨床自身带有一个放置工件的磁性横向平台及一个立式砂轮修整器，砂轮随砂轮轴横向往复磨削并且同时做纵向、垂直进给，从而保证工件平面磨削功能。加工所用分度盘为平面分度盘，结构原理类似于三爪卡盘，调节卡盘蜗杆可以使夹持尺寸在一定范围内达到无级调整，卡盘可用于内外支承且8块卡爪夹持面为圆弧形状，能够防止套圈装夹变形。

针对内圈端面圆弧槽的加工难点，采取措施为：

1)利用分度盘将工件定位，使加工过程中8个槽的加工基准统一。

图2 模拟砂轮形状Fig.2 Simulation of shape of grinding wheel

图3 D1，D2修整器Fig.3 Dresser D1，D2

图4 粗、精修整示意图Fig.4 Diagram of rough and fine dressing

3 数控编程

3.1 砂轮成形修整主程序

基于西门子840D系统编制的砂轮修整整合程序为：

NC/MPF/YUAN_HU_CAO_R10

ZY_LOAD

POSITION_6_1(259.2,238.5387,2.9,1.0,1.0)

(砂轮程序执行起始点位置)

M80

(除雾打开)

ZY_HINGED_DIAMOND4_C(400,26,260,1,4,”AA_D1”,”AA_D2”,0.01,400,21,0.02,50,1)

(砂轮进入磨削起始位置自动调用修整子程序”AA_D1”,”AA_D2”对圆弧R进行修整)

ZY_SURFACE_GRINDING20(35000,600,30,190,22,10,60,0,730.68687,0,361.079,381.17,380.91,0,0.001,3,3,54,1,3,0,0,0,0,0,0,1,361.079,0…0,0,0,0,0,1)

(工件在机床坐标系中的位置，以及砂轮磨削在X方向和Z方向磨削行程，及Y方向的磨削余量、加工进给量、磨削线速度[5])

ZY_LOAD_POSITION_6_1(259.2,538.5387,2.85533,1,0,1,0)

(磨削结束，砂轮轴回起始点位置)

M81

(除雾关闭)

M30

(砂轮轴停止转动)

3.2 砂轮成形修整子程序

3.2.1 粗修整子程序

AA_D1_2.SPF

;BEGINNING:D1_PREPROFILING_GEO_FORWARD

;

;DEF REAL VORS1

;VORS1=GR_VORS1

M73

; Abspankontur

;

PREPROFILING_GEO_FORWARD:

G01 Z-11.1955 Y2.4440

G01 Z-11.1955 Y0.4980 ;F=GR_VORS10

Z-11.1955 Y0.4480

Z1.0000 Y0.4480

Z1.0000 Y0.3980

Z-10.8644 Y0.3980

Z-10.6119 Y0.3480

Z1.0000 Y0.3480

Z1.0000 Y0.2980

Z-10.4003 Y0.2980

Z-10.2149 Y0.2480

…

Z1.0000 Y-8.2520

Z1.0000 Y-8.3020

Z-5.5020 Y-8.3020

Z-5.5020 Y-8.3520

Z1.0000 Y-8.3520

Z1.0000 Y-8.4020

Z-5.5020 Y-8.4020

Z-5.5020 Y-8.4520

Z1.0000 Y-8.4520

G01 Z1.0000 Y2.4440

MSG(“End of pre-profiling”)

M17

; END:D1_PREPROFILING_GEO_FORWARD

(D1相对砂轮左侧粗修整路径，图4)

3.2.2 精修整子程序

AA_D1_6.SPF

; BEGINNING: D1_RAW_GEO_BACKWARD

;

; DEF REAL VORS1

; VORS1=GR_VORS1

M73

; Abrichtprofil - rueckwaerts

;

RAW_GEO_BACKWARD:

MSG(“konturparallel - rueckwaerts”)

GR_ZO1=0

GR_YO1=0

G01 Z-5.5000 Y-9.0000 ;F=GR_VORS10

G03 Z-6.0000 Y-8.5000 CR=0.5000

G01 Z-6.0000 Y-6.0000

G02 Z-12.0000 Y-0.0000 CR=6.0000

G01 Z-13.0000 Y-0.0000

MSG(“End of contour-parallel”)

M17

; END: RAW_GEO_BACKWARD

(D1相对砂轮左侧精修整路径，图4)

右侧砂轮修整子程序类似左侧砂轮粗、精修整程序，如子程序AA_D2。

D1，D2子程序应用概括：

AA_D1_1.SPF AA_D1_2.SPF AA_D1_3.SPF AA_D1_4.SPF AA_D1_5.SPF AA_D1_6.SPF AA_D1_7.SPF AA_D1_8.SPF AA_D1子程序是修整器(D1)修整砂轮左侧粗、精程序,图4。

AA_D1_1.SPF AA_D1_2.SPF AA_D1_3.SPF AA_D1_4.SPF AA_D1_5.SPF AA_D1_6.SPF AA_D1_7.SPF AA_D1_8.SPF AA_D2子程序是修整器(D2)修整砂轮右侧粗、精程序,图4。

4 工艺方案及效果

改进后的工艺方案去掉了铣圆弧R和打光圆弧槽工序，在终磨端面工序后增加磨削端面圆弧R工序。采用砂轮成形修整磨削加工工艺，使多道工序合并简化，提高了套圈端面圆弧槽的尺寸精度和表面质量，降低了劳动强度，满足了用户需求。