174 / 457
Механики XXI веку. №15 2016 г.
174
Наличие начальных отклонений от плоскостности и изогнутости торцов после термообработ-
ки нежестких колец подшипников существенно усложняет процесс шлифования, так как под дейст-
вием магнитного поля стола станка и силы резания кольцо получает осевую упругую деформацию.
После шлифования и снятия магнитного поля в результате упругих деформаций отклонения от пло-
скостности возвращаются. Технологические способы их устранения увеличивают время обработки и
стоимость операции [1 – 3]. Управление величиной осевой упругой деформации позволит уменьшить
время и стоимость операции при обеспечении заданного допуска плоскостности.
В связи с этим цель данных исследований заключалась в разработке нового способа шлифо-
вания торцов нежестких колец, в частности колец подшипников, с учётом осевых упругих деформа-
ций, обеспечивающего высокую производительность при заданном допуске плоскостности обрабо-
танной поверхности.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: исследована неплоско-
стность торцовых поверхностей заготовок нежестких колец перед операцией шлифования; разрабо-
тана математическая модель осевых деформаций кольца под действие магнитного поля стола станка
и радиальной составляющей силы резания; определены условия обеспечения заданного допуска пло-
скостности торцовой поверхности кольца подшипника. Исследуется плоское шлифование перифери-
ей круга.
Анализ формы торцовой поверхности нежестких колец сделан на примере наружных колец
конического однорядного роликоподшипника (рис. 1) с размерами, представленными в таблице, где:
CDD
, ,
1
– соответственно наружный, внутренний диаметры и ширина кольца;
– угол конусности;
2/
0
Dr
– соответственно радиус и диаметр центральной оси кольца, проходящей через центр тяже-
сти поперечного сечения;
yc
zc
I I
,
и
y z
I I
,
− осевые моменты инерции относительно центральных осей
yc zc
,
поперечного сечения кольца и главные центральные моменты инерции (рис. 1, б);
2 1
,
– ко-
эффициенты для оценки применимости теории стержней малой кривизны.
а)
б)
Рис. 1. Исследуемое кольцо (а) и поперечное сечение кольца (б)
Таблица
Кольцо
D, мм
D
1
, мм
C, мм
β, град
r,мм
I
zc
, мм
4
I
z
, мм
4
I
y
, мм
4
α
1
α
2
У-7866A.01
375
358
18
15,0
184,2
2939
3001
431
64
0,05
1077756.01
460
401
62
12,7
218,4
432500
439000
63610
22
0,13
Термообработка колец выполнена в штампах. Исследования торцовой поверхности кольца
проведены на трехкоординатной измерительной машине Millenium. Отклонение от плоскостности
имеет шесть выраженных волн. Обработка данных показала, что при первоначальном трех опорном
контакте поверхностей стола и торца кольца среднее значение углов между точками касания с веро-
ятностью 0,95 составляет 120° ± 16°. Исходя из этого, в расчетной схеме (рис. 2, а) принято, что
кольцо касается стола в трех точках, расположенных на равных расстояниях по периметру кольца.
Кольцо нагружено сосредоточенной силой Рy (от действия шлифовального круга) и равно-
мерно распределённой нагрузкой
m c
q qq
(от действия магнитного поля стола станка qc и массы
кольца
m
q
), перпендикулярными плоскости кольца.
Трех опорный контакт кольца с поверхностью стола характерен для первоначального момента
нагружения. При возрастании нагрузки число опорных контактов кольца с поверхностью стола уве-
личивается до шести (рис. 2, б).
z
y
D
D
β
С
y
z