提高滚动轴承套圈滚道和滚子精度的有序超精法(3) - 石油石化物资采购杂志社投稿

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提高滚动轴承套圈滚道和滚子精度的有序超精法(3)

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（6）以上第5条是满足要求的极限条件，并且让油石宽度B＝0的情形下。但在实际超精过程中，由于油石宽度绝对不可能是0，而是有一个宽度B的，所以在油石进行第二个往复时会与上个往复在宽度面积部分重合，重合部位的超精量在重合超精中较小，与超精时轨迹完全重合的情况绝然不同，不但不会破坏轮廓度，相反还起到光整表面的作用。如果我们想让重合的面积增大些，就只需调整W的计算值用W′替代，为此，让超精油石在每一个往复过程中与前次往复人为在圆周方向有更多重合，实现这一目的的措施是：将计算公式中的油石厚度W乘以小于1的数，比如选0.9，这样W′=0.9W，公式中的W计算时用W′代替，这样计算的结果相当于是以0.9倍W厚度而宽度B＝0的油石的极限超精状态，而实际为W的厚度和B≠0的效果会优于极限状态。当然用W′这样算参数会延长超精时间，降低效率，但能超精得更均匀彻底。不过，通过上述分析可以清楚地看到，因为油石存在B≠0的宽度值，所以，一般情况下无需用W′去替代W，而是直接用W值算就已经足够了。

3.实例计算

设超精一个滚子轴承套圈内径滚道，如果被超精滚道d=300mm；滚道宽度A=50mm；选了厚度W=20mm；宽度B=5mm的油石。确定一下有序超精时全部超精表面至少要超精多少转数（如果选m=1转）？油石至少要往复多少次？

解：至少要超精转数=180°m/arcsin（W/d）±1=180°/arcsin（20/300）±1=47.09±1转

小数应进位，所以47.09±1转，得出49转和47转，这里要注意：有余数时，见余数就进到个位：即47.09转直接进位为48转；若选公式中的+1转就进位后加1转；若选公式中的－1转就进位后减1转。

那么，为什么要进行进位而不是退位呢？这是因为当选m=1、按油石厚度W=20mm、滚道内径是300mm时，算出的转数为47.09转，当我们选取47转时，会发现转动一圈时留下一小部分未超精到，而留下的部分又无法在下一个循环中均匀被超精，超精弧长与余量的关系不再是均匀的。而进到48转时，每个循环的油石W两端会有一小部分是重叠超精的，此时相当于将实际厚度是W的油石当成厚度为W′的油石来超精的，显然，W′＜W，且保证了48转均匀分摊了进位的0.91转，并可以在下一个48转循环时保持均匀超精。

油石至少要往复的次数=180°m/arcsin（W/d）=180°/arcsin（20/300）= 47.09次，得出48次，即：有余数时直接进位即可，道理同上段所述，与转数同步。这里选m=1转，计算的结果有助于我们对有序超精的理解，可以看到，当超精完一个周期，油石往复的次数是48次，而工件转数至少为要么49转，要么47转，转数与油石往复次数只需差正好1，这正是有序超精的绝妙之处，就是这个差数1，让油石不再对滚道上仅仅对超精过的部分进行重复超精，而是进行了一个均匀分布的超精，有效达到确保不破坏滚道轮廓度的作用。

当然，可以在设定时选择49转倍数Z=2倍、3倍甚至更多整数倍。而往复次数也要相应选Z=2～3倍甚至更多倍变动，否则将破坏形状。还要注意，油石的往复幅度加上油石的宽度要尽可能大，不能小于滚道宽度。

在操作时还可以选Z=1，而m选扩大整数倍值或缩小整数倍的值，可以不增加往复次数，同样确保了全部均匀超精到。当选择的超精线速度相同时，如果轴承套圈较小，则应选择扩大的m整数值；如果直径较大，则应选择较小的m整数倍值。但是当直径很大，可能超精线速度又不能太大时，可以选择m为缩小整数倍的值，比如m=0.5转，m=0.25转等。

通过上述计算我们还可算出单件轴承套圈的超精时间，比如，当我们需要超精的线速度为1.5m/s时，当选Z=4倍转数时，单件超精时间按+1转的算是：49πd×4/1.5=123.15s；或按－1转的算是：47πd×4/1.5=118.12s。

如果要设定往复频率，按+1转的算是：48Z/123.15=48×4/123.15=1.559 1s－1。

按－1转的算是：48Z/118.12=48×4/118.12=1.625 5s－1。

实际超精中，如果m值较小，则一个周期是远远不够的，因为一个周期很可能还远远不能对轴承套圈的滚道或滚子的波峰去除，即远远不能完全达到光整要求，而仅仅是达到均匀超精的要求，因此，应当在实际超精中选较大的周期值Z值，才能达到光整的要求。

显然，我们为了得以精确控制，必须使用工件主轴和往复轴双轴联动伺服控制的超精机进行加工。

这里顺便提一下，如果是油石小振荡和往复运动分开控制则需三轴联动。小振荡的振荡次数应选择往复的整数倍，比如选5倍的话，那么例题中就是48×4×5=960次。如果要精确设置振荡频率，或用+1转算：960/123.15=7.795 3s－1；或用－1转算：960/115.61=8.303 8s－1

文章来源：《石油石化物资采购》网址: http://www.syshwzcg.cn/qikandaodu/2021/0504/613.html