異形圓柱滾子軸承內圈磨加工工藝優化

關云朋，唐雙晶，王涌濱

(中航工業哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150027)

1 套圈的主要特點及加工難點

某輕系列異形圓柱滾子軸承內圈材料為耐熱鋼M50，公差等級為P4，套圈結構如圖1所示。

圖1 軸承內圈結構示意圖

1.1 結構特點

該異形內圈的擋邊工作面有微斜角；內、外圓表面有多個孔、槽；外圓的一側有周向槽，一側端面上對稱分布有2個半圓弧狀槽；內孔表面帶有軸向與周向十字交叉油槽；擋邊外圓上的兩側孔、滾道越程槽上的孔與內圓表面油槽連通。

1.2 加工難點

1.2.1 磨削性能差

M50鋼磨削時，磨削力大，磨削溫度高，砂輪黏附嚴重，堵塞砂輪表面，易產生磨削燒傷。若采用較粗的砂輪表面進行磨削，砂輪不宜堵塞，但磨削表面質量差，精研量增大，會破壞滾道表面形狀及精度。

1.2.2 擋邊工作面加工難度大

擋邊工作面改為根厚頂薄的斜面，便于形成潤滑油膜，減少擋邊磨損，提高軸承的軸向承載能力和使用壽命。但斜擋邊增加了磨加工工藝難度，且對擋邊表面粗糙度要求較高，對擋邊與滾子端面的間隙要求較為嚴格，加工困難。

2 初擬的磨加工工藝路線

針對壁厚薄、寬度窄、帶溝和槽的套圈在加工過程易變形的特點，確定采用粗終2次循環。并在粗磨循環結束和終磨循環前進行一次去應力回火；在終磨循環結束和精研前再進行一次去應力回火，進一步減少變形，提高尺寸穩定性。

初擬磨加工工藝流程為：粗磨兩端面→粗磨擋邊外圓→粗磨內孔→粗磨擋邊工作面→粗磨滾道→去應力回火→去倒角、清油溝、清油孔、清油槽→終磨兩端面→細磨擋邊外圓→終磨擋邊外圓→終磨內孔→細磨滾道→終磨滾道→去應力回火→終磨擋邊工作面→拋光擋邊工作面及去銳角→探傷→光飾→粗研滾道→精研滾道→修磨擋邊外圓→打標→退磁、清洗、提交。

3 加工中出現的問題及解決措施

3.1 滾道磨削表面質量

用MA120砂輪磨削滾道，精磨時砂輪自銳性差，砂輪易堵塞，磨削表面存在較深的顆粒砂輪花，精研滾道不易研掉砂輪花。改進選用進口某品牌89A220KV砂輪進行磨削后，表面磨削紋路細膩，表面粗糙度Ra值可達0.13 μm。

3.2 滾道擋邊間隙

擋邊寬度窄(僅2.5 mm)，現有精研設備無法實現工作面精研。磨加工擋邊工作面粗糙度Ra值最好僅能達到0.2 μm，若采用手工油膏布拋光方法，表面粗糙度Ra值可以達到0.16 μm，滿足加工要求；但由于擋邊結構為根厚頂薄，實際影響擋邊與滾子端面間隙的是擋邊根部，拋光方法雖然可提高擋邊表面粗糙度，而手工加工的精研量不易控制，容易造成滾道寬度超差而報廢。因此，通過逐次提高擋邊工作面質量的磨削方法，達到設計要求，避免因拋光量控制不準確引起的擋邊寬度變化。擋邊工作面磨削如圖2所示，磨削工藝流程如下。

圖2 擋邊工作面磨削示意圖

1)粗、終磨擋邊工作面。用CBN80/100B100碟形砂輪粗磨，磨削效率高，可去除車加工及熱處理的表面缺陷；用CBN320B100碟形砂輪終磨提高表面精度，表面粗糙度Ra值可達到0.25 μm。

2)光磨擋邊工作面。選用PA320H8V50鉻鋼玉砂輪，采用小進給量、多次磨削的方法光磨擋邊，每次進給量小于或等于0.003 mm，磨削后擋邊表面粗糙度Ra值可達到0.16 μm。

3)拋光擋邊。使用拋光機手工拋光擋邊，工件安裝在旋轉軸上，用拋光棒纏上WA600#油膏布進行拋光。該工序僅改善擋邊表面紋路，去除毛刺，拋光量僅1～2 μm，對滾道寬度的影響微小，完全可保證擋邊工作面與滾子端面的間隙要求。

3.3 擋邊工作面檢測方法

擋邊表面質量、寬度及擋邊工作面與滾子端面的間隙等檢測項目十分關鍵，是保證加工質量的重要手段。

3.3.1 擋邊角度及表面粗糙度檢測

使用PGI830輪廓儀檢測擋邊角度和工作面表面粗糙度。擋邊徑向有效工作面小，輪廓儀很難實現擋邊斜度的檢測，目前是通過先試磨套圈端面，用PGI830檢測端面角度來代替擋邊斜度的檢測；檢測首、中、尾件和抽查；工序過程中將擋邊斜度換算成擋邊根部厚度與頂部厚度的差值，用G904儀進行全檢。使用PGI830檢測擋邊表面粗糙度，進行首件和抽查，工序過程中用粗糙度樣塊進行比對全檢。

3.3.2 擋邊工作面與滾子端面間隙檢測

通過檢查軸承軸向游隙的方法檢查擋邊工作面與滾子端面的軸向間隙。內圈擋邊加工時，一般是用滾道寬度塞規的大、小范控制擋邊寬度公差，但為保證裝配合套率，同時用標準滾子與最大或最小擋邊間隙相當的塞尺配合檢測。先將滾子貼緊滾道放入，再將塞尺插入擋邊與滾子端面之間；通常在圓周均布6個點進行測量，最小擋邊間隙塞尺能通過，最大擋邊間隙塞尺不能通過，為合格零件。

磨削擋邊時，既要控制擋邊寬度，也要控制滾子與擋邊的配合間隙，采用這種加工方法，可保證軸承合套后擋邊工作面與滾子端面的軸向間隙滿足要求。

4 優化后的磨加工工藝路線

經優化的磨加工工藝流程為：粗磨端面→退磁→粗磨擋邊外圓→粗磨內孔→粗磨擋邊工作面→粗磨滾道→去應力回火→去倒角、清油溝、清油孔、清油槽→終磨平面→細磨擋邊外圓→終磨擋邊外圓→細磨內孔→終磨擋邊工作面→細磨滾道→終磨滾道→去應力回火→光磨擋邊工作面→拋光擋邊工作面及去銳角→終磨內孔→探傷→光飾→粗研滾道→精研滾道→修磨擋邊外圓→激光打字→退磁、清洗、提交。

通過優選砂輪、優化加工工藝流程，將原加工流程中粗磨擋邊工作面、終磨擋邊工作面、拋光擋邊工作面，改為粗磨擋邊工作面、終磨擋邊工作面、光磨擋邊工作面、拋光擋邊工作面，解決了拋光擋邊工作面對擋邊間隙的影響。依優化后的加工方法進行磨削加工，內圈的各個尺寸精度及形位公差均滿足了用戶要求。