單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心對稱度的測量
單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心對稱度的測量
摘要 單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心對稱度一般在三坐標測量，不能直接利用通用量具在生產現(xiàn)場測量，大大限制了生產效率的提升，成了企業(yè)急需解決的問題。文章作者設計了一種專用測量儀，解決了以上的問題，填補國內檢測儀器的空白，對該類產品的精確測量、批量生產具有一定的意義。
關鍵詞 單向軸承；楔緊平面；對稱度測量；測量儀
1概述
單向軸承是一種在一個對象上可以自由轉動，而在另一個對象上鎖死的軸承。它是由內圈、外圈、滾柱、擋圈、頂銷、彈簧等組裝而成，其內圈的外表面上分布多個等分的帶自鎖用的楔緊平面用于裝入滾柱，當內圈處于正轉時滾柱在楔緊平面上自轉，起支承作用；當內圈處于反轉時滾柱被楔緊平面頂出而使內、外圈自鎖，起到單向旋轉作用。由于其廣泛運用于紡織機械、印刷機械、汽車工業(yè)、家用電器、驗鈔機等行業(yè)，因而前景廣闊。單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心的對稱度直接關系到產品的使用性能、運轉精度和可靠性，因而相對楔緊平面對內孔中心的對稱度是產品加工中的一個重要指標。由于單向軸承內圈結構特殊，國內還沒有專用的檢測儀器可在生產現(xiàn)場直接測量，一般在三坐標測量機上測量其相對楔緊平面對內孔中心的對稱度。為保證產品的開發(fā)進度，保證產品質量，必須設計一種新的檢測儀器，在生產現(xiàn)場準確、方便測量單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心對稱度。
圖1
2 產品技術要求
公司開發(fā)單向軸承有兩種，如圖1為其中一種單向軸承內圈結構。產品磨加工工藝為先平磨兩端，后磨內孔，最后通過自動分度結構旋轉內圈后磨楔緊平面。除要求各個楔緊平面到內孔中心的距離外，還需保證相應楔緊平面到內孔中心的對稱度小于0.05要求。
3 測量現(xiàn)狀
通常生產現(xiàn)場測量相對楔緊平面到內孔中心的對稱度一般采用芯軸（兩端帶中心孔的小錐度芯軸）測量法，如圖2，把工件固定在芯軸的小錐度上，然后用偏擺儀兩頂尖頂住芯軸。調整指示儀表，測頭測在平面上，通過旋轉芯軸，找出指示儀表的反轉點，此時指示儀表反轉點的測值即為楔緊平面到內孔中心的距離。測量相對的楔緊平面，兩次指示儀表的示值相減，即為相對楔緊平面對內孔中心對稱度。但大部分單向軸承楔緊平面與圓弧的交點偏離中心線一點距離，如
圖3，利用芯軸法測量時無法在指示儀表顯示反轉點，所以不能利用芯軸法測量，只好拿到三坐標上測量，但三坐標測量機一般安裝在計量室，要測完一個工件，要等待一定的時間，即麻煩也不方便，無法適應大批量生產的要求，需要設計制造一種測量儀滿足測量要求。
圖2 圖3
4測量儀的測量原理
通過分析產品圖及加工工藝，測量儀設計思路如下：
利用三點確定一個圓的原理，用三個支點固定單向軸承內圈的內孔，限制其X軸方向的移動。三個支點一端采用固定式支點，一端采用彈性式支點，另一端利用指示儀表測頭。調整好三個支點的位置，保證儀表的測頭置于內孔的中心線上，且利用彈性式支點保證安裝、拆下工件時方便、簡潔。
利用一定位擋板固定楔緊平面，限制其Y軸方向的移動及平面內旋轉。
考慮到單向軸承內圈內孔大小的不同，直接把指示儀表直接放進內孔里有一定難度，采用量值傳遞比為1：1的杠桿機構傳遞，把杠桿的一端接觸內孔內壁，另一
端與儀表測點相連，通過這樣轉化可以把指示儀表裝在單向軸承內圈外面。圖4為實現(xiàn)測量的原理圖。
圖4
5測量儀的結構
為實現(xiàn)圖4所示的測量原理，設計的測量儀如圖5所示。
儀器主要由以下幾部分組成：基礎裝置（工作臺、底座等）；彈簧鋼板固定機構（2片彈簧鋼板、鋼板座、測鉤固定座、壓板等）；杠桿測鉤機構（指示儀表、指示儀表座、杠桿機構）；擋板定位座等組成。
單向軸承內圈由兩測鉤限制其X軸方向上的移動，其中一測鉤直接固定在工作臺上，另一測鉤固定在測鉤固定座上，測鉤固定座通過一對彈簧鋼板和鋼板座固定在工作臺上；通過外力作用使彈簧向相反方向移動，可方便卸下工件。利用擋板定位座定位楔緊平面，可限制工件在Y軸方向的移動及在平面內旋轉。等臂杠桿機構一端接觸單向軸承內圈內孔表面，另一端與指示儀表接觸，通過杠
桿機構的轉化，利用標準件對表，從指示儀表可得到楔緊平面相對內孔內壁的厚度，也就是h值；兩相對的楔緊平面對內孔內壁厚度值之差即為楔緊平面對內孔中心的對稱度。
圖5
6測量誤差分析
本儀器測量精度受單向軸承內徑加工精度及儀器制造精度影響，大致有二方面：
首先，受內孔單一徑向平面內徑變動量的影響。在實際加工過程中，內圈內孔不可能為理想圓，其單一徑向平面內徑變動量允差為 0.009mm，對稱度測量誤差受其影響僅為0.0045mm。這對公差值為0.05mm的對稱度測量是允許的。
其次，受測量儀器加工精度的影響。由于測量方法為相對測量，所以測量儀器加工精度對測量值a的影響是一樣的，兩個a值相減，正好可以消除這一誤差。
綜上所述，上述測量方法在理論上是可行的。
7 實際測量結果的分析
為驗證本測量儀的測量結果準確性，分別在三坐標測量機及本儀器上測量10個單向軸承內圈相對楔緊平面對內孔中心的對稱度。表1為測量結果。
單位：mm
零件
方法 1-6 2-7 3-8 4-9 5-10
自制測量儀 0.025 0.020 0.030 0.025 0.020
三坐標測量機 0.024 0.018 0.029 0.024 0.018
表1
從表1的數(shù)據(jù)可以看出：本測量儀與三坐標測量機的最大測量誤差為0.002mm，三坐標測量機測量不確定度為（1.9+L/300）≤0.004mm， 所以本測量儀測量誤差應在0.006mm之內，所以本測量儀的測量精度可以滿足測量要求。
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