Les característiques estructurals dels coixinets de rodets cònics els donen avantatges tècnics únics: tenen una gran capacitat de càrrega radial comparable als coixinets de rodets cilíndrics i poden suportar càrregues tant radials com axials com els coixinets de boles de ranura profunda; El rodet pot aconseguir un rodatge pur, amb baix coeficient de fricció, adequat per a condicions de funcionament d'alta velocitat. Per tant, els coixinets de rodets cònics s'utilitzen àmpliament en camps com ara automòbils, màquines eina, metal·lúrgia, aviació, ferrocarrils, maquinària d'enginyeria, maquinària agrícola, etc., i són el segon tipus més gran de coixinets de rodets després dels coixinets de boles profunds. Tanmateix, la complexitat de la geometria, la mecànica i la cinemàtica dels coixinets de rodets cònics també dificulta la seva fabricació. Cal controlar estrictament la precisió de mecanitzat de les peces principals com l'anell, especialment el corró cònic, en cas contrari afectarà seriosament la realització del seu ús funcional i rendiment.
1 Estat d'estandardització dels corrons cònics
El corró cònic és el més difícil de processar en l'element rodant dels coixinets (figura 1), i la seva forma geomètrica és més complexa que la de la bola, el corró cilíndric i el corró d'agulla; El requisit de precisió és superior al dels corrons esfèrics. Per tant, els rodets cònics són el producte representatiu més típic dels elements rodants, especialment els rodets.
A causa de la dificultat d'unificar els paràmetres de disseny estructural intern dels coixinets de rodets cònics entre diferents empreses, el nivell d'estandardització dels rodets cònics és relativament baix. A diferència dels corrons cilíndrics i d'agulles, que ja tenen estàndards internacionals i nacionals per a les especificacions de mida, és difícil organitzar la producció en massa. Al mateix temps, cada tipus de corró requereix una gran quantitat d'inversió d'alt cost en mà d'obra, targetes, quantitats i motlles, la qual cosa dificulta molt el seu progrés tecnològic.
Actualment, la Xina és l'únic país del món que ha formulat estàndards de la indústria específicament per a corrons cònics (el Japó només enumera contingut senzill com a referència a l'apèndix de JIS B1506:20{{12} }5 rodets de rodaments). Tanmateix, a l'estàndard de la indústria JB/T 10235-2001 "Condicions tècniques per a rodets cònics de rodaments", només s'especifiquen les toleràncies, els requisits tècnics i altres continguts corresponents, i els paràmetres d'especificació dimensional Dw × Lw × 2 no s'especifiquen. implicat φ, tal com es mostra a la figura 2. Entre ells, el nivell de tolerància dels corrons cònics es divideix en 4 nivells, és a dir, 0, I, II i III, amb una classificació de precisió d'alt a baix. Com a principi general de concordança, els rodets de tolerància de nivell 0 són adequats per a coixinets de tolerància de nivell 2, els rodets de nivell I són adequats per a coixinets de nivell 4, els rodets de nivell II són adequats per a coixinets de nivell 5 i 6 i els rodets de nivell III s'utilitzen principalment per al nivell 0. coixinets. Els corrons d'alta precisió s'utilitzen principalment per als coixinets en alguns camps, com ara les màquines-eina i els ferrocarrils d'alta velocitat, com els coixinets de cargols de màquines de perforació coordenades que requereixen un grau de 2.
Figura 2 Paràmetres dimensionals principals dels corrons cònics
Tot i que no hi ha estàndards nacionals o industrials establerts a l'estranger, moltes empreses de coixinets famoses i fabricants professionals de rodets han establert estàndards interns. Alguns estàndards empresarials tenen una influència molt àmplia, no només tenen un bon paper regulador en la tecnologia i la producció de corrons cònics, sinó que també promouen la comercialització de corrons cònics entre les empreses i fins i tot a nivell internacional. Entre ells, els coixinets de rodets cònics britànics liderats per Timken als Estats Units han especificat les especificacions de mida dels rodets cònics. L'especificació d'una mida del corró es pot intercanviar i utilitzar per a diversos models de coixinets per aconseguir la producció en massa tant com sigui possible.
2 Elements de prova per a corrons cònics
La dificultat de mecanitzar rodets cònics també es reflecteix en el fet que els elements que cal controlar i inspeccionar són els més habituals entre els elements rodants.
Els articles de prova per a la mida i els errors de posició dels productes de rodets cònics a la indústria de coixinets de la Xina inclouen generalment 7 articles: diàmetre, variació del diàmetre, longitud, angle del con, rodonesa, desviació de l'extrem gran del corró a la superfície cònica, forma del contorn de la superfície. del corró, així com la rugositat de la superfície, l'aspecte (esquerdes, etc.), la qualitat del tractament tèrmic (com la duresa), el magnetisme residual, etc. Però algunes empreses estrangeres de coixinets tenen projectes de prova molt més relacionats. Prenent com a exemple l'empresa A a l'estranger, ha provat més de 20 articles per a la mida i els errors de posició dels corrons cònics acabats; El diagrama esquemàtic del projecte de detecció d'errors de forma i posició per a corrons cònics de l'empresa estrangera B es mostra a la figura 3. Només per al projecte d'ondulació, es proveen 8 indicadors a la superfície de rodament i a la superfície de la base de la bola, dividits en baixa freqüència i alta freqüència. , radial i circumferencial.
Figura 3: Elements d'inspecció per a errors de forma i posició dels corrons cònics per part de l'empresa estrangera B
3 Requisits de característiques per a les superfícies de treball dels corrons cònics
En el disseny i processament de corrons cònics, la preocupació més important són els requisits de les característiques de la seva superfície de treball, és a dir, la convexitat dels corrons i la superfície de la base esfèrica.
3.1 Convexitat del rodet
A partir del mètode de càlcul dels paràmetres bàsics de rendiment "càrrega dinàmica nominal bàsica i vida nominal" dels coixinets, la condició aplicable és que "la distribució de l'esforç al contacte entre el corró i la pista ha de ser uniforme". Per tal de garantir aquesta condició, a més de les pistes interiors i exteriors que es poden modificar per a convexes, la pràctica més habitual és tenir convexes a la superfície de rodament del corró. Especialment quan la protuberància necessària és petita, la pista es pot mecanitzar segons línies rectes. Per reduir processos i estalviar costos, només es mecanitza la protuberància al corró.
Les formes convexes de corrons que s'utilitzen habitualment inclouen arc complet, línia de correcció d'arc i corba logarítmica. La comparació de la distribució d'esforços de contacte formada per ells sota càrregues lleugeres i pesades amb rodets de línia recta (prenent com a exemple els rodets cilíndrics) es mostra a la figura 4. Es pot veure que el rodet convex de corba logarítmica té la distribució de tensions de contacte més ideal. .
A causa del fet que la convexitat del rodet és principalment una mesura presa per millorar la distribució de l'esforç de contacte entre el rodet i la pista de rodadura, és a dir, per millorar la capacitat de càrrega del coixinet, no sempre és el cas si el rodet ha de tenir convexitat quan el coixinet s'aplica a condicions de càrrega més baixes o altres requisits d'ús són més importants. L'elecció de la forma de convexitat també s'ha de basar en diferents requisits d'ús, especialment la possibilitat d'implementació del procés.
(1) Per a aplicacions com ara càrregues lleugeres, funcionament estable i baix soroll, s'aconsella utilitzar rodets rectes.
(2) A causa del fet que en el mecanitzat de convexitat de rodets, la forma de la convexitat de l'arc complet és la més fàcil d'assegurar (és difícil que les línies de correcció d'arc aconsegueixin una transició suau a la intersecció d'arc i segments rectes; les corbes logarítmiques també són difícils). per aconseguir l'infinit a la cara final), moltes empreses estrangeres famoses utilitzen la convexitat d'arc complet per als corrons (inclosos cons i cilindres) en aplicacions generals.
Figura 4 Forma de convexitat del rodet i distribució de l'esforç de contacte
La forma convexa de la línia de correcció de l'arc és una opció de "tipus de correcció" que es troba entre la forma convexa d'un arc complet i una corba logarítmica, amb una aplicabilitat més àmplia. Per a la selecció de segments rectes, generalment és del 50% al 70% de la longitud efectiva del corró. Per exemple, una empresa japonesa divideix els corrons de convexitat de la línia de correcció d'arc en dos tipus: tipus estàndard (el segment recte representa el 60%) i el tipus millorat (el segment recte representa el 50%). Entre ells, el corró millorat és més avantatjós per adaptar-se a càrregues excèntriques.
Les línies de correcció de l'arc i la convexitat de la corba logarítmica són teòricament superiors a les línies rectes i la convexitat de l'arc complet, però són més difícils de processar. Si l'error real de la forma de mecanitzat és massa gran, es generaran punts singulars de distribució de tensió de contacte al punt d'error, que es convertirà en l'enllaç feble per a que es produeixin fatiga, desgast i altres fenòmens de fallada. El corró convex de la línia de correcció de l'arc d'una empresa domèstica, tal com es mostra a la figura 5, no va aconseguir una transició suau a la intersecció de l'arc i la secció recta, donant lloc a una fallada pel cansament. La convexitat de la corba mesurada de la corba logarítmica del corró cònic d'una empresa estrangera coneguda es mostra a la figura 6, que mostra que ha assolit un alt nivell de processament.
Figura 5 Exemple de fallada per fatiga d'un corró convex amb línia de correcció d'arc
Figura 6 Mesura de la convexitat de la corba logarítmica d'un corró cònic d'una empresa estrangera famosa
Segons l'anàlisi de la força de les característiques estructurals dels coixinets de rodets cònics, la forma de contacte entre el rodet i la pista es mostra a la figura 7. Com que la tensió de contacte a l'extrem petit del rodet és lleugerament superior a la de l'extrem gran, la forma convexa ha de ser asimètrica, és a dir, la convexitat de l'extrem petit ha de ser més gran que la de l'extrem gran. En la producció real, per comoditat, s'utilitza sovint el processament simètric. Tant si es tracta d'arc complet, línia de correcció d'arc o convexitat de corba logarítmica, el mètode de moure's lleugerament cap a la direcció de l'extrem més gran amb el centre de longitud efectiva del corró com a origen de coordenades es pot adoptar per aconseguir diferents mesures de convexitat als dos extrems de el corró.
Figura 7 Forma de contacte del corró cònic
(6) Mètode de mecanitzat de convexitat. Els corrons normals utilitzen generalment el rectificat com a mecanitzat final, mentre que els corrons d'alta precisió haurien d'utilitzar el mecanitzat d'ultra precisió com a mecanitzat final (si la convexitat és petita, com per sota de 0,005 mm, es pot utilitzar el mecanitzat directe d'ultra precisió). ; si la convexitat és gran, es pot "terrar primer i després superar-la").
(7) Després de processar el corró amb convexitat, l'error de rodonesa de la part de convexitat generalment es deteriora. Si s'utilitza per a coixinets de baix soroll, s'ha de controlar l'error de rodonesa de la part convexa del corró.
3.2 Superfície de la base de la bola rodant
Quan el coixinet de rodets cònics està en funcionament, l'estat de força del rodet cònic es mostra a la figura 8, és a dir, la cara de l'extrem gran del rodet es recolzarà de manera natural contra la vora de l'anell interior gran a causa de l'efecte de la pista de rodadura i la angle del con del corró. Per tant, la cara final gran del corró també és una altra superfície de treball important del corró cònic. La forma de moviment entre la cara de l'extrem gran del corró i la vora gran de l'anell interior està lliscant. Per tal d'assegurar una lubricació eficaç en condicions de moviment relativament desfavorables, la vora gran de l'anell interior normalment es dissenya com una superfície esfèrica, inclinada o lleugerament convexa. Després de la investigació experimental i la comparació de diversos tipus de superfícies com ara superfícies esfèriques, inclinades i còniques, les superfícies esfèriques són bàsicament la millor opció per a la cara extrema gran del corró. Per tant, la cara de l'extrem gran dels corrons cònics es coneix comunament com a "superfície de base esfèrica".
Figura 8 Estat de força dels corrons cònics
El radi de la base esfèrica es pren generalment com a {{0}},95 (o 0,96) de la longitud de la part superior del con. En aquest punt, la forma del punt de contacte és una el·lipse, que ajuda a formar una pel·lícula d'oli lubricant dinàmic de fluids elàstics i té una menor tensió de contacte i una millor capacitat anti-estorn. Algunes empreses estrangeres, per adaptar-se a les diferents condicions d'ús, tenen un rang més ampli de valors per al radi de la base esfèrica, i fins i tot poden prendre 0,75-0,96 de la longitud de la part superior del con.
El processament final de la superfície de la base de la bola és la mòlta, de manera que la rugositat de la superfície és difícil d'assolir el nivell d'ultra precisió com la superfície de diàmetre. Utilitzant una mola combinada de resina per a la mòlta total, la rugositat superficial Ra pot arribar a {{0}},125 μ Per sota de m, el millor nivell pot arribar a 0,08 μ Aproximadament m.
4 Els problemes i solucions dels corrons cònics a la Xina
A causa de l'equip i la tecnologia de processament relativament endarrerits, la majoria de les empreses de la Xina encara confien en màquines individuals o línies de producció senzilles. Hi ha molts processos i molts enllaços s'accionen principalment manualment, cosa que provoca grans diferències en la precisió del processament i una mala estabilitat de la qualitat del producte. Per tant, sempre han estat a un nivell relativament baix. Només els corrons de classe III es poden produir en sèrie; Part d'ells poden produir corrons de grau II; Els corrons de grau I i de grau 0 bàsicament no poden produir de manera estable. Els principals problemes que existeixen inclouen: la variació del diàmetre i la rugositat de la superfície de les superfícies còniques, error de l'angle del con, variació de la longitud, error de la rodonesa, forma de convexitat (ajust de la convexitat de la corba logarítmica, transició suau de la convexitat de la línia de correcció de l'arc), desnivell i superfície de la base de la bola. rugositat, mida de la superfície de treball i error de posició, etc. Prenent com a exemple la rugositat de la superfície, l'error de rodonesa i l'error de l'angle del con de superfícies còniques circulars, els nivells avançats a l'estranger són Ra0.06-0. 16, respectivament μ m. 0,8 μ M (fins i tot fins a 0,3) μ Al voltant de m), ± 1 μ m. A la Xina, Ra es troba generalment entre {{10}},1 i 0,25, 1,5, ± 2 μ M. Amb l'avenç de la tecnologia en els darrers anys, hi ha hagut millores significatives en la variació del diàmetre, la rugositat superficial de superfícies còniques i desviació de la superfície de la base de la bola. Tanmateix, encara hi ha buits importants en la forma de convexitat, la rugositat superficial de les superfícies de la base esfèrica, l'error de l'angle del con i la qualitat de la superfície no treballadora.
Per resoldre els problemes relacionats amb la mida i els errors de posició esmentats anteriorment, primer s'han d'utilitzar equips de processament avançats, i actualment hi ha una tendència de desenvolupament prometedora.
(1) Algunes empreses han introduït equips de processament amb nivells avançats internacionals, com ara la introducció de màquines d'encapçalament en fred de doble clic d'alta velocitat de Sakamura Company al Japó per a eixos de rajoles; Wazhi i Luoyang LYC han introduït màquines rectificadores de diàmetre exterior i base de boles de l'empresa alemanya Modler. La introducció d'aquests dispositius no només aporta tecnologia avançada, sinó que també canvia molt el concepte tradicional de fabricació de rodets cònics.
(2) Puyang Beiying ha desenvolupat la línia de producció de rectificat de rodets cònics totalment automàtica més avançada a la Xina, que realitza funcions com ara càrrega i descàrrega automàtica, transport, mesurament, compensació, etc., eliminant bàsicament les operacions manuals, aconseguint una precisió de processament de classe. I nivell del rodet, i evitant rascades a la superfície del rodet; La rectificadora sense centres de rodets cònics de precisió desenvolupada per Xinxiang Risheng pot complir els requisits dels corrons de classe II amb precisió de mecanitzat.
(3) La màquina de polir desenvolupada per Dalian Longzheng pot reduir la rugositat de la superfície dels corrons en 1-2 nivells i millorar significativament la qualitat de l'aspecte realitzant un tractament de poliment després de la mòlta de rodets o d'ultra precisió. La seva màquina de polir no només s'utilitza a les empreses de coixinets nacionals, sinó que també ha estat comprada i utilitzada per empreses estrangeres de coixinets com Timken i Schaeffler.
A més, en resposta a la curta vida útil dels coixinets de rodets cònics i la fallada dels rodets cònics és el principal factor, a més d'utilitzar corrons convexos, especialment rodets convexos de corba logarítmica, matèries primeres d'alta qualitat (com el buit d'alta puresa). S'han de seleccionar acer desgasificat o acer de refusió d'electroescòries), materials brillants de plata estirat en fred d'alta qualitat superficial (com ara materials pelats, materials polits) i tecnologies avançades de tractament tèrmic (com atmosfera protectora o atmosfera controlable). Aquest és el requisit previ més crític per evitar la fallada primerenca dels rodets cònics i afectar la vida útil dels coixinets de rodets cònics.
5 Fabricació de corrons d'alta precisió
Els corrons cònics d'alta precisió són generalment de mida petita. Prenent com a exemple el diàmetre del rodet Dw inferior o igual a 25 mm, per fabricar corrons de grau 0 i I d'alta precisió, s'han d'utilitzar generalment els següents equips de processament, tecnologia de procés i conceptes avançats.
(1) La conformació rugosa adopta una màquina d'encapçalament en fred de doble clic d'alta velocitat, amb material brillant platejat, conformació tancada, menys cinturons d'anells, petites reserves i pot garantir els requisits de tolerància dimensional i posicional de superfícies que no treballen, com ara fosses còncaves. la superfície de la base de la bola, les cares extremes petites (no esmolades), els xamfrans, etc. que no es processaran en el futur.
(2) El procés de rectificat adopta màquines eina CNC, amb cicles de mecanitzat 2-3, i s'adopten un tremp secundari convencional, tractament en fred, tremp addicional, tractament d'envelliment i altres mesures per millorar l'estructura i l'estabilitat dimensional dels corrons.
(3) La superfície del con del rodet ha d'adoptar una ultra precisió com a procés de mecanitzat final per aconseguir el baix nivell de rugositat superficial requerit i millorar les condicions de qualitat com ara la rodonesa, l'ondulació i la capa de deteriorament de la mòlta.
(4) La cara extrema petita del corró es processa per mòlta. Per garantir el moviment suau dels coixinets de rodets cònics d'alta precisió i evitar que els rodets s'inclinin, la petita vora de protecció de l'anell interior també es rectifica per controlar la variació dimensional de la pista de rodadura de l'anell interior. També s'hauria d'exigir estrictament la variació de longitud corresponent dels corrons, de manera que també s'ha de rectificar la cara extrema petita formada per forja en fred.
(5) Els mètodes de mesura es basen principalment en la mesura de precisió de l'instrument. Per als principals elements i paràmetres d'error dimensional i posicional, s'adopta la mesura de precisió de l'instrument (inclosa la mesura en línia); Per a superfícies que no treballen, com ara cavitats i xamfers, les mesures qualitatives tradicionals, com ara les plantilles, també s'han de canviar a mesures quantitatives, com ara projectors de coordenades i perfiladors de superfícies. Per exemple, per als corrons de precisió utilitzats en camps d'alta velocitat, si els xamfrans no són consistents o la coaxialitat de les ranures no és bona, el corró experimentarà fluctuacions violentes de la força centrífuga durant el moviment a causa del desequilibri de massa, donant lloc a fenòmens com ara inclinació del rodet.
(6) La inspecció d'esquerdes s'ha de controlar mitjançant diversos mètodes. A causa del fet que les matèries primeres del rodet i els processos posteriors, com ara el filferro d'acer estirat en fred, la formació de capçals en fred i la mòlta, són propensos a produir esquerdes i altres defectes, aquest és el problema de qualitat més comú en el processament del rodet. Per tant, s'han d'utilitzar diversos mètodes d'inspecció, com ara el rentat àcid, els corrents de Foucault i la pols magnètica per assegurar-se que els rodets no tinguin defectes greus, com ara esquerdes.
(7) La classificació de rodets hauria de prioritzar l'ús de l'"agrupació de segments de targeta" en línia per mantenir la coherència en la mida i la precisió de posició dels lots de rodets tant com sigui possible, per tal de complir els requisits de "muntatge aleatori" de coixinets de rodets cònics.
(8) L'entorn de processament i prova s'ha de mesurar en un laboratori. El procés de mecanitzat de precisió i l'entorn de prova han de complir els requisits de la "sala de mesurament", amb condicions com ara temperatura constant, humitat, neteja i aïllament de vibracions, per minimitzar l'impacte dels factors ambientals en la màquina-eina, la peça de treball i l'equip de prova. , per tal de garantir la relativa estabilitat i consistència de la precisió de mecanitzat i mesura.
6 Conclusió
Els corrons cònics són productes representatius amb la dificultat de mecanitzat més alta entre els elements rodants dels coixinets. Per fabricar rodets cònics d'alta qualitat, especialment rodets cònics d'alta precisió, els equips de mecanitzat són la màxima prioritat. Moltes tecnologies de procés avançades només es poden aconseguir confiant en equips de mecanitzat avançats. Al mateix temps, és necessari tenir una comprensió profunda de les característiques tècniques dels corrons cònics, posseir idees i conceptes tècnics avançats, per tal d'aclarir la direcció del progrés tecnològic dels corrons cònics a un nivell superior. Amb la introducció d'equips de processament de l'estranger i la investigació i desenvolupament independents, es creu que la qualitat del producte de la Xina i el nivell tècnic dels corrons cònics definitivament aconseguiran avenços significatius en un futur proper.
2024 3 d'abrilSetmana WBMRecomanació de producte:
Rotlle de super acabat:
Tenim 30 anys en el disseny i la producció d'experiència en elements de rodament de coixinets i indústria d'eines amb ISO9001 i IATF16949. Les eines per a màquines d'encapçalament en fred, torn, esmoladora es produiran segons el vostre requisit.
