偏心轴承磨加工夹具的应用
发布时间：2016-04-07王翔宇
（哈尔滨轴承配件有限公司 滚子分厂）
【摘 要】针对偏心轴承磨加工原来夹具本身存在的生产效率低、工作量大、劳动强度大及定位精确度影响因素多的特点分析，从原来夹具结构的改进基础上对其应用分析已成为当今轴承磨加工生产研究重点。本文从偏心轴承的概念和特点入手，简单的阐述了偏心轴承磨加工夹具的应用要点。
【关键词】轴承；偏心轴承；夹具；磨加工
轴承套圈磨加工是当今轴承生产中的核心工序之一，由于轴承套圈磨加工精度、表面光滑度要求高、加工批量大，因此对轴承套圈内径、外径以及滚道磨削加工要求十分严格。尤其是在偏心轴承套圈加工中，加工工作开展困难异常，在加工时必须要设计偏心夹具来保证加工精度。
1、偏心轴承概述
近年来，随着各种复杂设备的不断产生，偏心轴承越来越受到业界的重视，它在各类设备中都有着广泛的应用范围，一般包含外圈、内圈、滚动体花篮、滚动体等，其有着结构简单、使用方便，不需要偏心轴就能够实现偏心运转的工作优点，而且这一技术的利用有效的降低了偏心机构的制造成本，从根本上改变了传统轴承偏心轴运转缺陷。偏心轴承作为一种不常见类型的轴承，在当今的减速机、石油化工、纺织、冶金等领域广泛的应用，其是从偏心套、圆柱滚子构成的一个整体，主要特点在于结构简单、工作性能好、准确度高、调节方便，但是其中缺陷便是加工难度大、精确度控制复杂。
偏心轴承在应用的过程中，其通常都是在内圈的内孔布置上采用偏心孔，而偏心轮空内侧壁上通常都是这纵向键槽，从而保证工作质量。在机械设备的工作中，采用偏心轴承的主要目的在于调节机械设备元件之间的中心距离，而滚筒两端的管套上设置偏心轴承其主要目的是调节中心距离、用以控制滚筒离合压，这是当今特殊设备工作的核心内容所在。
通常情况下，轴承生产厂商普遍采用电磁无心夹具进行磨削加工，这种加工技术的应用主要优点在于生产简单、精度调整方便、精确度高等优点。但是这种方法在应用的过程中经常会产生一些表面不平整、夹具容易受到偏心力变化而造成小范围波动，给整个偏心轴承的生产带来一定的结构隐患。
如（图1）所示，偏心轴承套圈在磨削加工的过程中通常可以分为三个部分，即内圈磨削加工、外圈磨削加工以及滚道加工等。一般来说，内外圈磨削加工通常都设有挡边和牙口，整个轴承的设计精确度要严格按照国家预计工作标准开展，对偏心滚道的磨削加工更是要确保参数的准确性，偏心量变动数值不得超过0.08mm，其中轴承在装配的时候还需要保证轴心的准确性和科学性，对偏心夹具的设计要严格按照实际生产需要开展。
轴承套圈磨加工是当今轴承生产中的核心工序之一，由于轴承套圈磨加工精度、表面光滑度要求高、加工批量大，因此对轴承套圈内径、外径以及滚道磨削加工要求十分严格。尤其是在偏心轴承套圈加工中，加工工作开展困难异常，在加工时必须要设计偏心夹具来保证加工精度。
1、偏心轴承概述
近年来，随着各种复杂设备的不断产生，偏心轴承越来越受到业界的重视，它在各类设备中都有着广泛的应用范围，一般包含外圈、内圈、滚动体花篮、滚动体等，其有着结构简单、使用方便，不需要偏心轴就能够实现偏心运转的工作优点，而且这一技术的利用有效的降低了偏心机构的制造成本，从根本上改变了传统轴承偏心轴运转缺陷。偏心轴承作为一种不常见类型的轴承，在当今的减速机、石油化工、纺织、冶金等领域广泛的应用，其是从偏心套、圆柱滚子构成的一个整体，主要特点在于结构简单、工作性能好、准确度高、调节方便，但是其中缺陷便是加工难度大、精确度控制复杂。
偏心轴承在应用的过程中，其通常都是在内圈的内孔布置上采用偏心孔，而偏心轮空内侧壁上通常都是这纵向键槽，从而保证工作质量。在机械设备的工作中，采用偏心轴承的主要目的在于调节机械设备元件之间的中心距离，而滚筒两端的管套上设置偏心轴承其主要目的是调节中心距离、用以控制滚筒离合压，这是当今特殊设备工作的核心内容所在。
通常情况下，轴承生产厂商普遍采用电磁无心夹具进行磨削加工，这种加工技术的应用主要优点在于生产简单、精度调整方便、精确度高等优点。但是这种方法在应用的过程中经常会产生一些表面不平整、夹具容易受到偏心力变化而造成小范围波动，给整个偏心轴承的生产带来一定的结构隐患。
如（图1）所示，偏心轴承套圈在磨削加工的过程中通常可以分为三个部分，即内圈磨削加工、外圈磨削加工以及滚道加工等。一般来说，内外圈磨削加工通常都设有挡边和牙口，整个轴承的设计精确度要严格按照国家预计工作标准开展，对偏心滚道的磨削加工更是要确保参数的准确性，偏心量变动数值不得超过0.08mm，其中轴承在装配的时候还需要保证轴心的准确性和科学性，对偏心夹具的设计要严格按照实际生产需要开展。
2、夹具设计
为了更进一步的保证偏心双滚道的尺寸精确度以及变形公差能够达到预计标准要求，在设计的过程中对于垂直于地面的滚子垂直度误差范围控制在0.002之内，双滚道的轴度要控制在0.006以内。在这种要求下，所选择的偏心夹具必须要是高精度夹具，在磨加工工艺中，除端面外，还需要外挡边径φ275.6作为工艺基准，这样才能够实现内外滚道的加工要求（图2）。
为了更进一步的保证偏心双滚道的尺寸精确度以及变形公差能够达到预计标准要求，在设计的过程中对于垂直于地面的滚子垂直度误差范围控制在0.002之内，双滚道的轴度要控制在0.006以内。在这种要求下，所选择的偏心夹具必须要是高精度夹具，在磨加工工艺中，除端面外，还需要外挡边径φ275.6作为工艺基准，这样才能够实现内外滚道的加工要求（图2）。
（a）结构用于定位，确定件2与套圈的相对位置，保证偏心位置；（b）是夹紧装置，用于套圈生产加工。该夹具设计方案的思路是，考虑轴承生产厂家用电磁无心夹具加工内表面时，加工基准是套圈的平面和外径表面，此偏心套圈的平面做基准，端面定位与常规套圈没有区别，但外侧挡边直径与内侧滚道不同心，而内孔加工是以支点支撑的套圈外径回转进行加工，加工的套圈滚道圆心就是套圈外径的圆心，该套圈作为定位基准的圆周表面回转中心与加工的内表面中心不同心，就不符合内孔磨削加工机理的要求，我们设计偏心卡具就是要与套圈的外侧挡边径相配合，实现配合后的夹具外径与套圈的内侧滚道同心，但套圈外侧挡边径的产品要求加工精度很低，不满足配合要求，需要将套圈的外侧挡边径φ275.6做为工艺基准，加工出较高的尺寸精度。
为防止加工时套圈与件2脱离或松动，并保证套圈与件2的配合精度，需要将套圈和件2固定在一起，采用轴向压紧套圈外侧挡边径自锁来固定套圈，用六个螺钉连接件2和件3，使夹紧时套圈产生的变形较均匀，减小对产品精度的影响。整个机构Z终实现件2外径的圆心与套圈内侧滚道的圆心重合。
3、定位精度设计
根据孔定位原理，件1中φ10销孔决定工件的偏心量，φ15销孔将件1与件2以过渡配合连接，以实现件2内圆锥面与工件配合对工件圆周位置进行定位，三个销孔的位置度必须小于偏心量公差值，才能保证加工工件的偏心量公差。按位置度0.02加工三个销孔，确定其中心与外径基准中心的位置精度，以保证偏心量的公差±0.03；件2中φ15销孔用于与件1通过过渡配合连接，作为件2内圆锥孔与工件配合时的定位基准，使用时，先将件1与件2连接后，件2可沿定位销移动，直至圆锥面与工件外侧挡边径接触，2-φ15销孔的定位中心与锥面圆心的偏心量一定情况下决定加工工件的偏心量，φ15孔按位置度0.02加工，锥面轴线对基面的垂直差0.003，锥面中心对外径中心的偏心量公差是±0.01，同样用以保证偏心量的公差±0.03。
工件夹具的加工和使用过程中，件1与件2的外径都多次作为加工基准、定位基准或重复定位基准，必须要有较高的加工精度和较高的硬度，以确保多次装卸、多次定位时夹具定位精度降低。夹具使用时，通过件1中φ10与工件配合，件2中圆锥面与工件的配合，确定工件与件2的相对位置，达到加工工件的准备工作。
4、结束语
根据这种方法设计加工的偏心夹具，经使用证明，设计原理完全正确可行，夹具操作简单，使用方便，所加工套圈，能够较好地满足产品设计要求。同时，偏心套圈需经车加工及粗磨、终磨等多工序完成，因此.还需要各工序偏心夹具偏心尺寸的统一。在工艺设计时还需考虑各工序问尺寸留量的合理分配。总之，这种偏心夹具给加工偏心套圈提供了一种有效、适用的工艺手段。
参考文献
[1]刘小娟，黄信兵，陈贤照.一种车床快速定位实用夹具的设计与制造[J].机械工程师.2014（04）.
[2]王慧，宋伟，史翠萍，武新柱，张云鹤.异形铸件斜孔加工工装的设计及应用[J].中国铸造装备与技术.2014（01）.
[3]刁振华，刘志琪.盘套零件工艺夹具的改进[J].泰州职业技术学院学报.2008（05）.
为防止加工时套圈与件2脱离或松动，并保证套圈与件2的配合精度，需要将套圈和件2固定在一起，采用轴向压紧套圈外侧挡边径自锁来固定套圈，用六个螺钉连接件2和件3，使夹紧时套圈产生的变形较均匀，减小对产品精度的影响。整个机构Z终实现件2外径的圆心与套圈内侧滚道的圆心重合。
3、定位精度设计
根据孔定位原理，件1中φ10销孔决定工件的偏心量，φ15销孔将件1与件2以过渡配合连接，以实现件2内圆锥面与工件配合对工件圆周位置进行定位，三个销孔的位置度必须小于偏心量公差值，才能保证加工工件的偏心量公差。按位置度0.02加工三个销孔，确定其中心与外径基准中心的位置精度，以保证偏心量的公差±0.03；件2中φ15销孔用于与件1通过过渡配合连接，作为件2内圆锥孔与工件配合时的定位基准，使用时，先将件1与件2连接后，件2可沿定位销移动，直至圆锥面与工件外侧挡边径接触，2-φ15销孔的定位中心与锥面圆心的偏心量一定情况下决定加工工件的偏心量，φ15孔按位置度0.02加工，锥面轴线对基面的垂直差0.003，锥面中心对外径中心的偏心量公差是±0.01，同样用以保证偏心量的公差±0.03。
工件夹具的加工和使用过程中，件1与件2的外径都多次作为加工基准、定位基准或重复定位基准，必须要有较高的加工精度和较高的硬度，以确保多次装卸、多次定位时夹具定位精度降低。夹具使用时，通过件1中φ10与工件配合，件2中圆锥面与工件的配合，确定工件与件2的相对位置，达到加工工件的准备工作。
4、结束语
根据这种方法设计加工的偏心夹具，经使用证明，设计原理完全正确可行，夹具操作简单，使用方便，所加工套圈，能够较好地满足产品设计要求。同时，偏心套圈需经车加工及粗磨、终磨等多工序完成，因此.还需要各工序偏心夹具偏心尺寸的统一。在工艺设计时还需考虑各工序问尺寸留量的合理分配。总之，这种偏心夹具给加工偏心套圈提供了一种有效、适用的工艺手段。
参考文献
[1]刘小娟，黄信兵，陈贤照.一种车床快速定位实用夹具的设计与制造[J].机械工程师.2014（04）.
[2]王慧，宋伟，史翠萍，武新柱，张云鹤.异形铸件斜孔加工工装的设计及应用[J].中国铸造装备与技术.2014（01）.
[3]刁振华，刘志琪.盘套零件工艺夹具的改进[J].泰州职业技术学院学报.2008（05）.
来源：《中国科技博览》，2014