单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心对称度的测量
单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心对称度的测量
摘要 单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心对称度一般在三坐标测量，不能直接利用通用量具在生产现场测量，大大限制了生产效率的提升，成了企业急需解决的问题。文章作者设计了一种专用测量仪，解决了以上的问题，填补国内检测仪器的空白，对该类产品的精确测量、批量生产具有一定的意义。
关键词 单向轴承；楔紧平面；对称度测量；测量仪
1概述
单向轴承是一种在一个对象上可以自由转动，而在另一个对象上锁死的轴承。它是由内圈、外圈、滚柱、挡圈、顶销、弹簧等组装而成，其内圈的外表面上分布多个等分的带自锁用的楔紧平面用于装入滚柱，当内圈处于正转时滚柱在楔紧平面上自转，起支承作用；当内圈处于反转时滚柱被楔紧平面顶出而使内、外圈自锁，起到单向旋转作用。由于其广泛运用于纺织机械、印刷机械、汽车工业、家用电器、验钞机等行业，因而前景广阔。单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心的对称度直接关系到产品的使用性能、运转精度和可靠性，因而相对楔紧平面对内孔中心的对称度是产品加工中的一个重要指标。由于单向轴承内圈结构特殊，国内还没有专用的检测仪器可在生产现场直接测量，一般在三坐标测量机上测量其相对楔紧平面对内孔中心的对称度。为保证产品的开发进度，保证产品质量，必须设计一种新的检测仪器，在生产现场准确、方便测量单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心对称度。
图1
2 产品技术要求
公司开发单向轴承有两种，如图1为其中一种单向轴承内圈结构。产品磨加工工艺为先平磨两端，后磨内孔，最后通过自动分度结构旋转内圈后磨楔紧平面。除要求各个楔紧平面到内孔中心的距离外，还需保证相应楔紧平面到内孔中心的对称度小于0.05要求。
3 测量现状
通常生产现场测量相对楔紧平面到内孔中心的对称度一般采用芯轴（两端带中心孔的小锥度芯轴）测量法，如图2，把工件固定在芯轴的小锥度上，然后用偏摆仪两顶尖顶住芯轴。调整指示仪表，测头测在平面上，通过旋转芯轴，找出指示仪表的反转点，此时指示仪表反转点的测值即为楔紧平面到内孔中心的距离。测量相对的楔紧平面，两次指示仪表的示值相减，即为相对楔紧平面对内孔中心对称度。但大部分单向轴承楔紧平面与圆弧的交点偏离中心线一点距离，如
图3，利用芯轴法测量时无法在指示仪表显示反转点，所以不能利用芯轴法测量，只好拿到三坐标上测量，但三坐标测量机一般安装在计量室，要测完一个工件，要等待一定的时间，即麻烦也不方便，无法适应大批量生产的要求，需要设计制造一种测量仪满足测量要求。
图2 图3
4测量仪的测量原理
通过分析产品图及加工工艺，测量仪设计思路如下：
利用三点确定一个圆的原理，用三个支点固定单向轴承内圈的内孔，限制其X轴方向的移动。三个支点一端采用固定式支点，一端采用弹性式支点，另一端利用指示仪表测头。调整好三个支点的位置，保证仪表的测头置于内孔的中心线上，且利用弹性式支点保证安装、拆下工件时方便、简洁。
利用一定位挡板固定楔紧平面，限制其Y轴方向的移动及平面内旋转。
考虑到单向轴承内圈内孔大小的不同，直接把指示仪表直接放进内孔里有一定难度，采用量值传递比为1：1的杠杆机构传递，把杠杆的一端接触内孔内壁，另一
端与仪表测点相连，通过这样转化可以把指示仪表装在单向轴承内圈外面。图4为实现测量的原理图。
图4
5测量仪的结构
为实现图4所示的测量原理，设计的测量仪如图5所示。
仪器主要由以下几部分组成：基础装置（工作台、底座等）；弹簧钢板固定机构（2片弹簧钢板、钢板座、测钩固定座、压板等）；杠杆测钩机构（指示仪表、指示仪表座、杠杆机构）；挡板定位座等组成。
单向轴承内圈由两测钩限制其X轴方向上的移动，其中一测钩直接固定在工作台上，另一测钩固定在测钩固定座上，测钩固定座通过一对弹簧钢板和钢板座固定在工作台上；通过外力作用使弹簧向相反方向移动，可方便卸下工件。利用挡板定位座定位楔紧平面，可限制工件在Y轴方向的移动及在平面内旋转。等臂杠杆机构一端接触单向轴承内圈内孔表面，另一端与指示仪表接触，通过杠
杆机构的转化，利用标准件对表，从指示仪表可得到楔紧平面相对内孔内壁的厚度，也就是h值；两相对的楔紧平面对内孔内壁厚度值之差即为楔紧平面对内孔中心的对称度。
图5
6测量误差分析
本仪器测量精度受单向轴承内径加工精度及仪器制造精度影响，大致有二方面：
首先，受内孔单一径向平面内径变动量的影响。在实际加工过程中，内圈内孔不可能为理想圆，其单一径向平面内径变动量允差为 0.009mm，对称度测量误差受其影响仅为0.0045mm。这对公差值为0.05mm的对称度测量是允许的。
其次，受测量仪器加工精度的影响。由于测量方法为相对测量，所以测量仪器加工精度对测量值a的影响是一样的，两个a值相减，正好可以消除这一误差。
综上所述，上述测量方法在理论上是可行的。
7 实际测量结果的分析
为验证本测量仪的测量结果准确性，分别在三坐标测量机及本仪器上测量10个单向轴承内圈相对楔紧平面对内孔中心的对称度。表1为测量结果。
单位：mm
零件
方法 1-6 2-7 3-8 4-9 5-10
自制测量仪 0.025 0.020 0.030 0.025 0.020
三坐标测量机 0.024 0.018 0.029 0.024 0.018
表1
从表1的数据可以看出：本测量仪与三坐标测量机的最大测量误差为0.002mm，三坐标测量机测量不确定度为（1.9+L/300）≤0.004mm， 所以本测量仪测量误差应在0.006mm之内，所以本测量仪的测量精度可以满足测量要求。
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