專利名稱：修復背襯軸承的精密定心夾具的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械行業磨削高精密軸承外套外圈的夾具，特別是磨削背襯軸承外圈
的定心夾具。
背景技術：
背襯軸承主要用于德國獨家制造的二十輥森吉米爾冷軋機上的支承輥，每臺機組應用背襯軸承32套，是精度等級要求很高的軸承。二十輥冷軋機用于軋制高強度的金屬和合金薄帶材、高精度帶材、厚度為0. 005 0. 06mm極薄的帶材，其軋制力由工作輥通過第一 、第二中間輥傳遞給背襯軸承。 背襯軸承為多列圓柱滾子軸承，精度等級為P2級，尤其是消除徑向游隙后內徑到外徑的截面高度H公差值特別重要，在每根軸上的H公差值均控制在0. 005mm以內，并且要求軸承外圈精度Ke (壁厚差)必須達到0. 003mm以內。 國內外軸承行業，用于修復背襯軸承的套圈磨加工成熟的工藝流程及基本定位方法都存在不足，主要表現在以下幾個方面 1、電磁無心夾具支承以軸承外圓定位組件，支承的安裝與調整必須符合規定；對機床的主軸精度要求較高，剛性要求較強；加工后的背襯軸承的外徑有劃傷，Ke達不到要求，不適合用于背襯軸承的精加工。 2、托板支承應用在無心外圓磨床上的定位組件。要求托板具有較高的硬度和耐磨性；適用外徑在200mm以內的軸承加工；不適合用于背襯軸承的精加工。
3、實體圓柱芯軸其加工精度取決于芯軸的精度和工件與芯軸間的配合精度，難以達到P2級的要求，不適合用于背襯軸承的精加工。 4、液壓定心芯軸是依靠一定的壓力油液充滿在工件與定心芯軸之間，并將工件浮起定心，工件端面有壓緊輪給予壓緊；其最高精度只能達到P4級，此裝置不適合背襯軸承的精加工。 5、國外配套漲套芯軸其加工精度使軸承Ke在0. 003mm左右，由于使用過程中其芯軸中的漲套和中心孔易磕碰，磨損快，使用中漲套的彈性也會降低，從而影響夾具精度和使用壽命；磨損后其精度很難修復，同時對背襯軸承的滾道尺寸公差范圍要求在0. 03mm以內，橢圓度Adlmp在0. 003mm以內；其背襯軸承的加工精度不易得到可靠保證。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種修復背襯軸承的精密定心夾具，將軸承的設計理念運用到夾具設計中，使夾具的徑向跳動達到0. OOlmm，從而使修復后的軸承Ke (壁厚差)達到0. 0015mm以內，軸承的精度等級達到P2級。
本發明的技術方案在于外圈在保持器的外部，鋼球嵌在保持器的窗口內，其特征在于撥桿連接在芯軸上，用于旋轉連接在磨床上的芯軸；芯軸與定心環過盈配合成為一個整體；定位桿的一端連接在芯軸上，另一端插入限位板的孔內，限位板用聯接件連接在保持器的一端，用于固定保持器；擋塊用聯接件與保架器連接，用于使軸承外圈軸向定位；剛性圈套在保持器的窗口的鋼球外，限制鋼球滾出；密封圈分別裝在保持器的外徑和內徑的槽內，對軸承的滾道、定心環起密封作用，定心環的縱向截面是鵬鈴狀，其兩側臺緣的徑向圓周與鋼球接觸部位有峰、谷相間的均布的圓弧；擋板通過彈性體用聯接件連接在保持器另一端，防止軸承外圈滑脫。 本發明所說的限位板為L形，底部的孔為腰形，使定位桿可在孔內移動，當撥動到孔的一端時，用于軸承裝夾到芯軸上，定位桿在另一端時，軸承通過鋼球的徑向載荷被夾緊在芯軸上。 使用時，芯軸通過其兩端的中心孔定心在磨床上，軸承套在定心環上，通過鋼球的徑向載荷被夾緊在芯軸上，利用精密鋼球的彈性趨近量最小達到0. 02mm，最大達到0. 10mm時，都可以使背襯軸承定位在芯軸上，且有足夠的載荷用以承受切向磨削力，磨削高精密軸承外套的外徑，實現對背襯軸承的定心修復。
本發明與現有技術相比具有以下優點 1、裝夾方便芯軸的定心環上設計若干個均布的圓弧，將鋼球與圓弧的結合運用于裝夾中，操作簡單，裝夾效率高； 2、定心精度高本發明利用鋼球彈性趨性量時產生載荷，從而使軸承精確定心，并阻止軸承徑向移動； 3、密封性好采用雙密封裝置，有效防止切削液及磨屑進入夾具內部； 4、修磨精度高軸承外徑經修磨后加工精度Ke達到0. 0015mm ; 5、壽命高芯軸使用合金氮化鋼工藝，硬度達到HV900以上，提高了中心孔耐磨性
和壽命，芯軸中心孔經過精密研磨，從而保證了芯軸的精度； 6、應用范圍廣背襯軸承滾道尺寸公差在0. 10mm以內時，本定心夾具都適用。
圖l是本發明的主視圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖； 圖3是圖1的K向視圖，反映裝夾位置； 圖4是圖1的K向視圖，反映工作位置。
具體實施例方式
拔桿1是圓柱狀，一端帶有螺紋，為兩個，與芯軸2螺紋連接；芯軸2是臺階軸，兩端有精密中心孔，芯軸2的兩個中心孔與磨床的精密頂尖固定，磨床帶動芯軸2旋轉，芯軸使用合金氮化鋼工藝，硬度可達HV900以上，提高了中心孔耐磨性和壽命，芯軸中心孔經過精密研磨，可保證芯軸的精度；定位桿3用于調整保持器8角度，其一端是圓柱狀，帶有螺紋，與芯軸2螺紋連接，中部為長方體，另一端為圓柱體，插入限位板4的腰形槽內，與限位板4是間隙配合；限位板4是L型結構的平面，有腰形槽和兩個螺紋孔，用螺釘5固定在保持器8上；擋塊6是長方體，有兩個螺紋孔與一個圓柱孔，用螺釘7固定在保持器8上，圓柱孔用于插入板手，轉動夾具；保持器8是孔類圓柱體，兩端面有6個螺紋孔，有多個軸向圓柱孔以及2或2個以上圓環帶，用于裝配球體鋼球9，鋼球9與保持器8是間隙配合，保持器8內、外徑的兩端分別有1個圓環帶；剛性圈10套在鋼球9的外圈，限制鋼球滾出；環形密封圈11、12分別嵌在保持器8的內、外徑上，與保持器8的圓柱孔是過盈配合，靠橡膠的彈性固定在保持器8上；定心環13的內徑與芯軸2是過盈配合，外徑與保持器8是間隙配合，定心環13的縱向截面是啞鈴狀，它的內孔與芯軸2過盈配合，定心環13兩側臺緣的徑向圓周與鋼球接觸部位有峰、谷相間的均布的圓弧，即有均勻分布若干段同心弧面，每兩凸面之間是凹面，其夾角是a° ;擋板14帶有凹槽，靠螺釘16、彈性體15固定在保持器8上，用于防止背襯軸承的外圈17滑動，彈性體15為疊簧。 如圖3所示，當定位桿3帶動芯軸2轉動a °到圖3所示位置時，即鋼球9與定心環13的凹面接觸，背襯軸承和定心環13是間隙配合，鋼球9在裝夾位置，背襯軸承可以輕松裝入芯軸2上；如圖4所示，當定位桿3帶動芯軸2轉動到圖4所示位置時，鋼球9與定心環13的凸面接觸，背襯軸承和定心環13是過盈配合，鋼球9在工作位置，這時，背襯軸承被鋼球9產生的總載荷固定，就達到使背襯軸承精確定位的目的。 下面以背襯軸承BCZ130X300X 172. 64C為例計算夾具產生的總載荷以及磨床的切向磨削力，比較分析本發明夾緊時產生的載荷大于切向磨削力，載荷足夠使背襯軸承固定，阻止背襯軸承磨削時松動；并進一步論述本發明對背襯軸承的滾道尺寸公差范圍要求在0. 10mm以內。 計算所需要的參數如下
定心裝置的球數Z:12
定心裝置的列數i :2
定心裝置的球徑Dw :23. 813mm
(l)鋼球的主曲率半徑
1 1 P 1 I = P 111= - = - = 0. 08398
Dw/2 (23. 813/2) 內圈的主曲率半徑P2 I = P2 11=0
因此E P=PlI+Pin+p2l+p2lI=0. 1679
I Pi I-Pllll + I P2I-P2III
F(p)二 - = 0
E P 鋼球與內圈的彈性趨近量公式 S = es ( E P)1/3Q2/3 根據赫茲接觸理論，求得接觸面的尺寸 ea = 0. 02363 eb = 0.02363 n eaeb = 1. 754X10—3 es = 1. 754X10—4 e。-接觸面橢圓長半軸系數 eb-接觸面橢圓短半軸系數
5
^eae b-接觸面積的系數
es-彈性趨近量的系數
(2)根據彈性趨近量求得鋼球的總載荷
Q = (-~) 3/2 已知鋼球最小圓周彈性趨近量S總=0. 02mm S單=0. 005mm， 求得單個鋼球產生載荷Q = 184N 鋼球產生總載荷0總=44加N 取摩擦系數為u = 0. 1 鋼球能產生的對背襯軸承總圓周壓力F總=Q總u = 444N (3)萬能外圓磨床M1350產生的平均切向磨削力 式中PE-磨頭電動機實測輸入功率kw n E_電動機傳動效率， 一般取0. 7 0. 85 ns_砂輪轉速r/s 4-砂輪直徑mm 已知PE = 6kw， ilE = 0. 85， ns = 1337r/s， ds = 500mm 求得Ft = 145N F總二 444 > Ft = 145 以上可知精密定心裝置產生的載荷(^,大于砂輪的切向磨削力Ft，載荷足夠使背襯軸承固定，阻止背襯軸承磨削時松動。 假設背襯軸承的精密定心裝置產生最大的接觸應力為Pmax = 4000MPa(鋼球不失
去精度的所能承受的最大應力) 產生的鋼球的載荷Qmax為 根據以上數據求得Qmax = 3624N 鋼球最大單件彈性趨近量S申=0. 03mm 鋼球最大總彈性趨近量S總=0. 12mm 由以上計算說明本背襯軸承的精密定心裝置的鋼球彈性趨近量范圍為0.02
1.5(E P)0. 12mm，推斷出本精密定心裝置對背襯軸承的尺寸公差范圍要求在0. 10mm以內，也就是說背襯軸承的滾道尺寸公差范圍在0. 10mm以內都可以使用本精密定心裝置進行磨削。
權利要求
一種修復背襯軸承的精密定心夾具，外圈(17)在保持器(8)的外部，鋼球(9)嵌在保持器(8)的窗口內，其特征在于撥桿(1)連接在芯軸(2)上，用于旋轉連接在磨床上的芯軸(2)；芯軸(2)與定心環(13)過盈配合成為一個整體；定位桿(3)的一端連接在芯軸(2)上，另一端插入限位板(4)的孔內，限位板(4)用聯接件(5)連接在保持器(8)的一側，用于固定保持器(8)；擋塊(6)用聯接件(7)與保架器(8)的一側連接，用于使軸承外圈(17)軸向定位；剛性圈(10)套在保持器(8)的窗口的鋼球(9)外，限制鋼球滾出；定心環(13)的縱向截面是啞鈴狀，其兩側臺緣的徑向圓周與鋼球(9)接觸部位有峰、谷相間的均布的圓弧；擋板(14)通過彈性體(15)用聯接件連接在保持器(8)另一端，防止軸承外套(17)滑脫。
2. 根據權利要求1所述的修復背襯軸承的精密定心夾具，其特征在于所說的限位板 (4)為L形，底部的孔為腰形，使定位桿(3)可在孔內移動，當撥動到孔的一端時，用于軸承 外套(17)裝夾到芯軸(2)上，定位桿(3)在另一端時，軸承外套(17)通過鋼球(9)的徑向 載荷被夾緊在芯軸(2)上。
3 . 根據權利要求l所述的修復背襯軸承的精密定心夾具，其特征在于密封圈(11)、 (12)分別裝在保持器(8)的外徑、內徑的槽內，對軸承的滾道、定心環(13)起密封作用。
4. 根據權利要求1所述的修復背襯軸承的精密定心夾具，其特征在于所說的軸承為 背襯軸承，滾道尺寸公差范圍要求在O. 10mm以內。
全文摘要
一種修復背襯軸承的精密定心夾具，用于修復背襯軸承。外圈在保持器外部，鋼球嵌在保持器窗口內，撥桿連接在芯軸上，芯軸與定心環過盈配合成為一個整體，定位桿一端連接在芯軸上，另一端插入限位板的孔內，限位板連接在保持器一側，擋塊與保架器一側連接，剛性圈套在保持器窗口的鋼球外，定心環縱向截面是啞鈴狀，其兩側臺緣的徑向圓周與鋼球接觸部位有峰、谷相間的均布的圓弧，擋板連接在保持器另一端。本發明的軸承套在芯軸上，利用精密鋼球的彈性趨近量達到精確使背襯軸承外圈定位在芯軸上，且有足夠的載荷用以承受切向磨削力，磨削高精密軸承外套的外徑，實現對背襯軸承的定心修復。裝夾方便、定心精度高、密封性好、修磨精度高、應用范圍廣。
文檔編號B24B5/04GK101774138SQ20091006051
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月11日 優先權日2009年1月11日
發明者俞漢橋, 孫小叢, 李文喜, 李涯男, 秦志洪 申請人:襄樊市博亞機械有限公司