一種基于圓錐滾子斜置貫穿式超精研的凸度分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于圓錐滾子斜置貫穿式超精研的凸度分析方法，屬于滾動軸承 制造工藝的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓錐滾子是滾動軸承的一種重要零件，尤其滾子凸度對于軸承中滾子與滾道的接 觸應(yīng)力分布和彈流潤滑油膜形狀都會產(chǎn)生積極影響，對提高軸承性能及壽命可靠性有重要 意義。因此，在生產(chǎn)過程中對圓錐滾子的錐面凸度有嚴格的要求。滾子凸度呈曲線形狀，其 大小是用微米計量的，其精密加工一直是軸承制造中需要解決的重要技術(shù)難題之一。目前， 貫穿式超精研是精密圓錐滾子凸度加工的主要工藝，其加工方式是:一對軸線水平且平行 配置的導(dǎo)輥，作定軸同向旋轉(zhuǎn)運動，其輥形表面與滾子的圓錐表面接觸，對滾子進行支撐、 姿態(tài)控制和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動;其前(或后）導(dǎo)輥的螺旋擋邊與滾子的球基面接觸，推動滾子向前貫 穿并將相鄰滾子隔離，使得由上料機構(gòu)連續(xù)送入兩導(dǎo)輥之間的滾子，可以一邊自轉(zhuǎn)，一邊以 某種姿態(tài)沿某種軌跡從兩導(dǎo)輥之間貫穿通過；一排長方塊油石從正上方彈性地壓在滾子 上，并沿導(dǎo)輥軸線方向作高頻小幅直線振蕩，對滾子錐面進行研磨。
[0003]在圓錐滾子貫穿式超精研中，滾子貫穿方式有多種，斜置貫穿式是其中的一種重 要方式，具有獲得的滾子凸度量大、導(dǎo)輥利用率高且加工容易等優(yōu)點，已在實際生產(chǎn)中應(yīng) 用。在圓錐滾子斜置貫穿式超精研中，滾子具有固定不變的姿態(tài)，可用姿態(tài)參數(shù)描述。所述 的滾子姿態(tài)參數(shù)為斜置角和傾斜角。斜置角和傾斜角的含義是：用滾子軸線的方位代表滾 子姿態(tài)，用水平面和縱向（指導(dǎo)輥軸線方向）鉛垂平面作為參考平面，用導(dǎo)輥軸線作為參考 直線;斜置角是垂直投射到水平面上的滾子軸線與參考直線的夾角;傾斜角是垂直投射到 鉛垂面上的滾子軸線與參考直線的夾角。滾子姿態(tài)完全取決于滾子軸線的方位。斜置角和 傾斜角可以完整描述滾子軸線的方位，因而可以完整描述滾子姿態(tài)。
[0004] 圓錐滾子貫穿式超精研的凸度形成機理與規(guī)律十分復(fù)雜，人們尚未認識清楚。對 于斜置貫穿式超精研，人們已經(jīng)認識到滾子姿態(tài)對凸度有重要影響，但是對于利用這種方 法加工形成凸度原理的認識，研究人員缺乏相關(guān)科學(xué)依據(jù)的支持，以至于這種加工方法的 現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)計滾子姿態(tài)時主要依賴經(jīng)驗，并常常難以獲得良好的滾子凸度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種針對圓錐滾子斜置貫穿式超 精研的凸度分析方法，以便進一步揭示如何設(shè)置圓錐滾子在貫穿式超精研中的姿態(tài)參數(shù)， 使其加工形成更為優(yōu)良的凸度，為圓錐滾子凸度加工質(zhì)量及其一致性的提高提供指導(dǎo)作 用。
[0006] 本發(fā)明是通過如下方案予以實現(xiàn)的：
[0007] 1.-種基于圓錐滾子斜置貫穿式超精研的凸度分析方法，步驟如下：
[0008] 步驟1，根據(jù)圓錐滾子斜置貫穿式超精研中滾子和油石的幾何及運動特征以及油 石磨損特性，建立滾子-油石接觸線方程和圓錐滾子的縱向截形曲線方程;其中，滾子-油石 接觸線方程包括非邊緣接觸線方程、小端邊緣接觸線方程和大端邊緣接觸線方程;根據(jù)圓 錐滾子的縱向截形曲線方程，建立可比縱向截形方程；
[0009] 步驟2,選定圓錐滾子姿態(tài)參數(shù)，該姿態(tài)參數(shù)包括斜置角和傾斜角;然后，將油石的 厚度、圓錐滾子相關(guān)尺寸和形狀參數(shù)以及選定的姿態(tài)參數(shù)代入到滾子-油石接觸線方程和 可比縱向截形方程，繪制與選定的姿態(tài)參數(shù)對應(yīng)的滾子-油石接觸線圖和滾子可比縱向截 形圖；
[0010] 步驟3,對選定的姿態(tài)參數(shù)進行左右微調(diào)，繪制相應(yīng)的滾子-油石接觸線圖和可比 縱向截形圖并進行分析，選擇可使圓錐滾子大端和小端邊緣接觸線寬度差達到設(shè)定值，并 且可比縱向截形的小端抬高部分和大端抬高部分對稱性滿足設(shè)定值的姿態(tài)參數(shù)作為最佳 的姿態(tài)參數(shù);所述的最佳的姿態(tài)參數(shù)就是可以形成優(yōu)良凸度的滾子姿態(tài)參數(shù)。
[0011] 進一步的，所述的滾子-油石接觸線方程表達式如下：
[0012] 1)非邊緣接觸線方程：

[0045] 其中，x、y、z是坐標系oxyz中滾子-油石接觸線的x、y和z坐標值；Φ為斜置角；Θ為 傾斜角;α是圓錐滾子的半錐角; r是圓錐滾子的小端半徑；1是圓錐滾子的長度;Β是油石厚 度;oxyz是三維直角坐標系，〇點是滾子軸線上的滾子長度中心點；z軸與滾子貫穿直線及油 石振蕩直線方向一致;yoz平面是縱向鉛垂平面;油石在X方向的位置設(shè)定為其厚度中心截 面經(jīng)過〇點；
[0046] 2)非邊緣接觸線方程：
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051] 其中，小端邊緣接觸線方程中符號的含義與非邊緣接觸線方程中相同的符號含義 相同；
[0052] 3)大端邊緣接觸線方程：
[0053]
[0054] xE [_B/2，xdji] U [xdj2，B/2]
[0055]
[0056]
[0057] 其中，大端邊緣接觸線方程中符號的含義與非邊緣接觸線方程中相同的符號含義 相同。
[0058]進一步的，所述的圓錐滾子可比縱向截形方程表達式如下：
[0069]
[0070]
[0071] 其中，yb和zb是可比縱向截形曲線的y坐標值和z坐標值;η和是超精研區(qū)滾子縱 向截形曲線的y坐標值和z坐標值;y z和zz是縱向截形長度中點的y坐標值和z坐標值，yz是在 超精研區(qū)滾子縱向截形方程中令z = Zz得出的5^值;該公式中X表示超精研區(qū)滾子縱向截形 截面在X坐標軸上的位置坐標，其他的公式符號與滾子-油石接觸線方程中相同的符號含義 相同。
[0072] 進一步的，根據(jù)滾子-油石接觸線的形態(tài)，設(shè)置四種典型的情況，分別在對應(yīng)的四 種情況下，給出大端和小端邊緣接觸線寬度差的設(shè)定值以及可比縱向截形小端抬高部分和 大端抬高部分對稱性的設(shè)定值;通過對選定的姿態(tài)參數(shù)進行左右微調(diào)，使大端和小端邊緣 接觸線寬度差以及可比縱向截形小端抬高部分和大端抬高部分對稱性均達到設(shè)定值，從而 得到最佳姿態(tài)參數(shù)，具體如下：
[0073] (1)第一種情況，對應(yīng)滾子-油石接觸線形態(tài)為對稱"幾"字型，這種情況下，斜置角 為0°不能調(diào)整，通過調(diào)整傾斜角使大端和小端邊緣接觸線寬度差以及可比縱向截形小端抬 尚部分和大端抬尚部分對稱性均達到各自的設(shè)定值；
[0074] (2)第二種情況，對應(yīng)滾子-油石接觸線形態(tài)為非對稱"幾"字型，這種情況下，斜置 角和傾斜角可以聯(lián)合調(diào)整，使大端和小端邊緣接觸線寬度差以及可比縱向截形小端抬高部 分和大端抬高部分對稱性均達到各自的設(shè)定值；
[0075] (3)第三種情況，對應(yīng)滾子-油石接觸線形態(tài)為非對稱殘缺"幾"字型;這種情況下， 斜置角和傾斜角也可以聯(lián)合調(diào)整，并使大端和小端邊緣接觸線寬度差以及可比縱向截形小 端抬高部分和大端抬高部分對稱性均達到各自的設(shè)定值，但斜置角和傾斜角的可調(diào)范圍比 第二種情況下小；
[0076] (4)第四種情況，對應(yīng)滾子-油石接觸線形態(tài)為"Z"字型;這種情況下，斜置角和傾 斜角也可以聯(lián)合調(diào)整，并使大端和小端邊緣接觸線寬度差以及可比縱向截形小端抬高部分 和大端抬高部分對稱性均達到各自的