一、前言

精密球軸承在軍钧嘶、民產(chǎn)品中都有廣泛的運用躁倒。由于技術封鎖等原因,國內(nèi)精密球軸承市場處于供不應求的局面,甚至在一些高端緊密球軸承領域處于空白狀態(tài)。如何制造精度高耻讽、經(jīng)久耐用的球軸承一直是國內(nèi)察纯、國際廣大軸承廠家乃至科研機構(gòu)努力解決的難題之一。

美國UGS公司出品的UG軟件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三維CAD軟件针肥。其中包含零件設計饼记、二維工程圖、零件加工和仿真以及有限元分析等模塊慰枕。通過模塊之間的無縫集成,實現(xiàn)了零件的三維信息在設計具则、數(shù)控加工以及有限元分析模塊之間的共享,具有設計修改方便,更新迅速等特點瞒窒。

在本文中,我們以一種高精度球軸承內(nèi)圈的磨削加工為例,通過UG對其進行三維造型,然后進行必要的有限元分析,確定種合理的加工工藝。最終采用數(shù)控外圓磨床通過數(shù)控插補的方式來實現(xiàn)高精度球軸承的磨削生產(chǎn),并且通過UG軟件編制了數(shù)控磨削程序乡洼。該球軸承內(nèi)圈尺寸如圖1所示,從圖中可以看到,該零件具有很高的尺寸公差和形位公差要求,都在μm級以內(nèi),而且表面粗糙度要求也很高,在Ra0.2μm以內(nèi)崇裁。

二、球軸承插補磨削原理及其幾個關鍵問題

球軸承插補磨削原理如圖2所示扛焊。工件坐標系由X波耗、Z軸構(gòu)成,工件旋轉(zhuǎn)軸為Z軸,工件徑向為X軸。砂輪帶圓角,繞著自身徑向旋轉(zhuǎn)崎绽。通過磨床X休敛、Z軸插補對圓弧段AB進行磨削,完成球軸承內(nèi)圈外球面的磨削。整個過程與數(shù)控車床進行球面車削類似,不同之處在于外圓磨在圓弧段AB插補磨削的過程中砂輪繞自身軸旋轉(zhuǎn)宅殿。在對圓弧段AB進行磨削時,為了在第二象限磨削時避開工件干擾,砂輪軸需要旋轉(zhuǎn)一個角度α,角度α大小由B點所處的位置通過相切關系計算得出史糕。

圖2球軸承插補磨削原理圖

通過以上分析知道,通過數(shù)控插補即可完成球面的磨削,所以只要磨床傳動系統(tǒng)的運動精度高,數(shù)控系統(tǒng)的誤差控制在輪廓允許誤差范圍之內(nèi),就可以磨削出符合要求的高精密球軸承。其他的關鍵問題就是球軸承磨削裝夾工裝诞书、磨削過程中砂輪的損耗補償锤知、數(shù)控程序的編制以及環(huán)境溫度控制等等。

2.1磨削裝夾的確定

考慮到球軸承零件的尺寸要求,該零件的裝夾方式有兩種:預置工藝夾頭和芯軸裝夾快檀。如圖3所示贩纵。這種裝夾方式的最大缺點就是在夾持工件時會因夾持力產(chǎn)生變形。為了考察夾持力對工件變形的影響,采用UG自帶的結(jié)構(gòu)有限元模塊對該球軸承的受力進行了分析都晶。首先對球軸承的毛坯進行三維造型,其三維造型如圖4所示懒叛。在進行分析之前對工件受力邊界條件以及受力面積進行了簡化。分析后的工件的變形如圖5所示耽梅。從圖中可以看出,在正常裝夾力的作用下,工件最大處(接觸面)的變形只有7.504X10-5mm,球軸承內(nèi)圈部分基本上沒有變形薛窥。從理論上論證了采用工藝卡頭的可行性。

圖3球軸承內(nèi)圈磨削工藝夾頭

圖4帶工藝夾頭球軸承

圖5工藝夾頭受力分析

由于零件形位公差要求嚴格,通過比較兩種裝夾方式的優(yōu)缺點,采用預置工藝夾頭的方式來對零件進行裝夾,

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