雙列角接觸球軸承套圈溝心距的檢測方法

張林，張亭亭，王玉飛

（1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039）

軸承內、外圈的溝位置是軸承加工的重要指標，需進行嚴格控制，特別是對于角接觸類軸承，如果套圈的溝位置控制不當，將直接影響接觸角和裝配游隙［1］，最終影響成品軸承的凸出量及安裝時的加載預緊，導致成對使用性能大打折扣，甚至無法使用。而對于內、外圈均為雙列結構的球軸承，其溝心距的控制需要更加精確，以保證成品軸承的各項指標符合圖紙要求，滿足實際的工況條件。

1 常見類型

根據使用條件及圖紙要求，對雙列球軸承溝位置的要求大致分為2種，如圖1所示。

圖1 雙溝類球軸承的內、外圈Fig.1 Double row ball bearing inner and outer ring

圖1a中，軸承包含1個外圈和2個內圈，外圈溝位置分別以2個端面為基準，對溝心距的尺寸及公差并無要求。溝位置的檢測方法與常規單列球軸承相同，從最早的位置樣板檢測，通過光隙法判定溝位置是否符合工藝要求，逐漸發展到使用專用儀器檢測溝位置，使得對溝位置的控制更加精確。對于角接觸類軸承零件的檢測，常規的軸承檢測儀器存在一些不足，一些技術人員對角接觸類軸承溝位置儀器和附件進行了改進［2-3］，使檢測方法更加合理，檢測數據更加準確。

與圖1a不同，圖1b中軸承內、外圈的溝道均為雙列形式，如果對溝心距無要求，只是像圖1a一樣控制溝位置，軸承裝配時就會出現問題。該結構軸承一般以一個端面作為基準面，控制一個溝位置和溝心距，從而在裝配的過程中保證內、外圈的2個溝道中心線重合，確保裝配順利進行。因此，內、外圈溝心距尺寸的統一性尤為重要，應對其進行嚴格控制。

目前，常規的軸承檢測儀器無法測量雙列溝道的溝心距，因此分析了3種溝心距測量方法，從檢測精度、操作難易程度上進行了對比，為雙溝類軸承零件溝心距的檢測提供一些參考。

2 溝心距檢測方法

2.1 間接計算

文獻［4］通過對套圈高度和溝位置的控制，采用間接計算的方法保證了溝心距的要求。如圖2所示，分別測量軸承外圈的溝位置數據H1和H2，以及外圈總高度H，則溝心距H3＝H-H1-H2。

圖2 高度及溝位置Fig.2 Height and groove position

該方法以計算為主，通過套圈高度和2個溝位置尺寸保證溝心距的尺寸及公差，計算精確。但對于批量加工的零件，溝心距會因為各零件高度的不同和溝位置的差異而導致數值超差。另外，由于加工過程中要保證溝心距，對零件整批高度和溝位置這2道工序的要求更加嚴格，增加了磨加工工序的難度，大大降低了加工效率；而且，由于高度和溝位置測量均存在誤差，計算溝心距時會導致誤差疊加，計算結果的誤差較大。

2.2 影像儀

三坐標測量儀價格昂貴，一般用于實驗室或計量室，加工制造車間很少配備，較多采用價格便宜的影像式測量儀。影像儀基于光學投影的原理，將待測量軸承外圈采用線切割的方式沿直徑方向切開，將切開后的零件放置于測量平臺上，使用影像儀自帶軟件的自動捕捉圓心功能，找出兩溝R的圓心，并測量圓心距，即可得到溝心距的數值。

影像儀能夠直接對零件進行測量，誤差小于5μm，測量精度較高，測量方法簡單。但其通過影像投影出零件的輪廓及形狀，對于軸承外圈溝道輪廓，因受擋邊影響無法直接測量，只能將其剖分后才能進行投影、測量，即在工序過程中的檢測需要破壞零件；另外，該儀器受操作人員的操作技能影響很大，不同操作人員或使用不同倍率的物鏡，對零件形狀的清晰度判斷標準也會有差異，導致測量結果存在一定誤差。

2.3 輪廓儀

采用某型輪廓儀檢測溝心距的步驟如下：

1）以軸承外圈為例，將加工后的零件放置于檢測平臺，使用輪廓儀檢測其2個溝道，檢測后的溝道輪廓如圖3所示；2）截取圖形中的圓弧，點擊測量軟件中的輪廓形狀選項，顯示出檢測數據即溝心距數值，如圖4所示。

圖3 軸承溝道圖形Fig.3 Bearing groove graph

圖4 溝心距測量數據Fig.4 Measuring data of groove center

輪廓儀屬于高精密儀器，標稱誤差小于1μm，能夠直接對零件進行測量，不破壞零件，操作簡單，測量精度高；且整個檢測過程基本消除了人為因素的影響，檢測人員的更換或者對同一零件反復測量都不會影響到檢測結果。

2.4 實例驗證

以實際加工的3206X2ATN／HEP5YA1軸承外圈為例，圖紙對其尺寸及溝位置的要求如下：外徑D＝62 mm，內徑 d＝46.7 mm，高度 H＝19 mm，H1＝5.62 mm，溝心距 H3＝（7.76±0.005）mm。

隨機抽取加工中的零件，分別采用上述3種方法測量，結果如下：1）間接測量得到H1＝5.62 mm，H2＝5.62mm，H＝18.99mm，計算得H3＝7.75 mm；2）影像儀的測量結果為7.763 mm；3）輪廓儀顯示的測量數據為7.760 6 mm。

3 檢測方法分析

通過對3種檢測方法的對比分析，可知：

1）計算法在實際的測量過程中累積誤差多，并且對加工工序的質量要求高，溝心距不容易保證，加工過程中的質量不易控制。

2）影像儀可直接對零件進行溝心距測量，加工過程中的質量可控，但由于其原理制約而存在一定的測量限制，且受人為因素的影響較大。

3）輪廓儀檢測精度高，檢測過程基本消除了檢測人員的因素影響，檢測結果更接近真值。