圆锥滚子球基面磨削力的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法，本方法首先设定圆锥滚子与两导轮盘为刚性接触，且没有滑动、自转速度稳定，隔离盘的转速等于两导轮盘转速差的二分之一，圆锥滚子自转线速度等于右导轮盘线速度与隔离盘线速度之差；根据圆锥滚子球基面的加工原理，圆锥滚子球基面磨削时的磨削力切向磨削力和法向磨削力；推导圆锥滚子球基面磨削时的受力平衡方程；计算圆锥滚子球基面磨削接触弧长，计算最大未变形切削厚度，最终通过计算得到圆锥滚子球基面的磨削力。本方法充分考虑圆锥滚子的磨削运动轨迹和成形接触弧长，适用于圆锥滚子球基面磨削加工过程分析，推动磨削工艺参数优化技术发展，提高圆锥滚子磨削加工精度。

Calculation Method of Grinding Force on Spherical Base Surface of Tapered Roller

The invention discloses a method for calculating grinding force of tapered roller spherical base surface. Firstly, the method sets the tapered roller in rigid contact with two guide discs without sliding and stable rotation speed. The speed of isolation disc is equal to half of the difference between the speed of two guide discs, and the speed of rotation line of tapered roller is equal to the difference between the linear speed of right guide disc and the linear speed of isolation disc. The principle of surface grinding, the tangential grinding force and the normal grinding force in the conical roller ball base grinding, the force balance equation in the conical roller ball base grinding, the contact arc length in the conical roller ball base grinding and the maximum undistorted cutting thickness are calculated. Finally, the grinding force on the conical roller ball base surface is obtained by calculating. This method fully considers the grinding trajectory and the length of forming contact arc of tapered roller, which is suitable for the analysis of the grinding process of tapered roller spherical base surface, promotes the development of optimization technology of grinding parameters and improves the grinding accuracy of tapered roller.

【技术实现步骤摘要】
圆锥滚子球基面磨削力的计算方法
本专利技术涉及一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法。
技术介绍
圆锥滚子轴承具有能承受高径向载荷的能力，又能同时承受轴向载荷，滚子可实现纯滚动，摩擦系数低；这些优越的性能使得圆锥滚子轴承广泛用于机床、汽车、冶金、航空等行业。圆锥滚子轴承在工作时，圆锥滚子大端的球基面与内圈挡边锥面的接触状况，对润滑条件、接触应力、摩擦磨损、使用寿命等都有重要影响，必须严格控制圆锥滚子球基面的加工精度。圆锥滚子球基面磨削是一种连续成形的磨削方式，与常见的平面磨和外圆切入磨有较大差别，为更好研究圆锥滚子球基面的磨削过程和提高球基面的加工精度，需要建立圆锥滚子球基面磨削力计算方法。圆锥滚子进行球基面磨削时，由于圆锥滚子运动情况的异常复杂性，成形磨削原理的特殊性，以及对球基面的磨削原理缺乏了解，目前一直无法有效建立圆锥滚子球基面磨削力计算方法，影响了圆锥滚子球基面的加工精度。通常，圆锥滚子球基面磨床采用连续成形原理磨削圆锥滚子的球基面。如图1和图2所示，圆锥滚子1球基面的磨床主要由左导轮盘2、右导轮盘3、隔离盘4和砂轮5组成，左、右导轮盘2、3转向相反，且转速不同，右导轮盘3转速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、圆锥滚子球基面磨削时，设定圆锥滚子与两导轮盘为刚性接触，圆锥滚子与两导轮盘没有滑动且自转速度稳定，隔离盘的转速等于两导轮盘转速差的二分之一，圆锥滚子自转线速度等于右导轮盘线速度与隔离盘线速度之差；步骤二、根据圆锥滚子球基面的加工原理，圆锥滚子球基面磨削采用曲率半径相同的凹球面成形砂轮，圆锥滚子球基面磨削时的磨削力可分解为互相垂直的两个分力，即沿砂轮磨削曲面切向的切向磨削力Ft以及沿砂轮磨削曲面法向的法向磨削力Fn；圆锥滚子球基面磨削在短时间内完成，砂轮对圆锥滚子的法向磨削力Fn在圆锥滚子完全进入砂轮磨削区域后瞬间减小...

【技术特征摘要】
1.一种圆锥滚子球基面磨削力的计算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、圆锥滚子球基面磨削时，设定圆锥滚子与两导轮盘为刚性接触，圆锥滚子与两导轮盘没有滑动且自转速度稳定，隔离盘的转速等于两导轮盘转速差的二分之一，圆锥滚子自转线速度等于右导轮盘线速度与隔离盘线速度之差；步骤二、根据圆锥滚子球基面的加工原理，圆锥滚子球基面磨削采用曲率半径相同的凹球面成形砂轮，圆锥滚子球基面磨削时的磨削力可分解为互相垂直的两个分力，即沿砂轮磨削曲面切向的切向磨削力Ft以及沿砂轮磨削曲面法向的法向磨削力Fn；圆锥滚子球基面磨削在短时间内完成，砂轮对圆锥滚子的法向磨削力Fn在圆锥滚子完全进入砂轮磨削区域后瞬间减小，圆锥滚子在运动到砂轮轴线位置之前，其法向磨削力Fn为零；步骤三、圆锥滚子球基面磨削时，其受力平衡方程为：2FNsinφ+2Ffcosφ＝Fn(1)Ff＝μ0Fn(2)由式(1)和式(2)可得：Fn＝2FNsinφ+2μ0FNcosφ(3)其中，Ff为圆锥滚子与两个导轮盘的摩擦力，FN为导轮盘对圆锥滚子的正压力，φ为圆锥滚子的半锥角，μ0为导轮盘与圆锥滚子间的摩擦系数；步骤四、圆锥滚子球基面磨削接触弧长的计算，以砂轮回转中心为坐标原点，以圆锥滚子回转中心与砂轮回转中心的连线为X轴，以与连线垂直方向为Y轴，建立坐标系。设rs为砂轮半径，rw为圆锥滚子大端半径，ro为圆锥滚子大端凹槽半径，x1为圆锥滚子加工时回转轴线相对砂轮回转中心坐标，弧长AB为砂轮与圆锥滚子的接触长度lc；根据砂轮与圆锥滚子的运动几何关系得到：当rs+ro≤x1≤rs+rw或rs-rw≤x1≤rs-ro时，当rs-ro<x1<rs+ro时，步骤五、最大未变形切削厚度的计算，砂轮磨粒在擦过圆锥滚子球基面时，在圆锥滚子球基面表面划出形状和尺寸各不相同的细小刻痕，假设砂轮磨粒的截面形状为三角形，得到单颗磨粒与圆锥滚子球基面的切屑厚度h是不断由小变大，最大未变形切屑厚度hmax表示为：其中，C为单位面积的有效磨粒数，θ为磨粒顶圆锥或压头半角，ap为磨削深度，de为砂轮当量直径，vs为砂轮转速，vw为圆锥滚子自转速度；在圆锥滚子球基面磨削中：其中，vr为隔离盘线速度，ww为圆锥滚子自转角速度；步骤六、圆锥滚子球基面磨削力的计算，实际磨削过程中，磨削力由切屑变形和摩擦组成，单颗磨粒的法向磨削力Fgn和切向磨削力Fgt均由两部分组成，即：其中，下...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟玉伦，李郝林，黎康顺，沈奕锋，顾佳健，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31