應用CBN砂輪磨削圓錐滾子軸承大擋邊和小端面的工藝改進

嚴 楓，于成林，程亞兵

（洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003）

應用CBN砂輪磨削圓錐滾子軸承大擋邊和小端面的工藝改進

嚴 楓，于成林，程亞兵

（洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003）

針對GAK機床使用普通砂輪磨削圓錐滾子軸承大擋邊和小端面時工件表面粗糙度不穩定的問題，選用CBN砂輪替代普通砂輪并改進了加工工藝，提高了加工精度和加工效率。

圓錐滾子軸承;CBN砂輪; 普通砂輪; 表面粗糙度

1 前言

立方氮化硼(CBN)是一類性能優越、用途廣泛的超硬材料，是一類具有高速度、高效率、高精度、低磨削成本，且環境污染低的高性能磨具產品。由于CBN砂輪磨削技術具有較多的優點，所以國外在70年代末便開始推廣應用，80年代已相繼應用于機床、工具制造業中的材料加工與復雜成型磨削，90年代初己在航空、汽車、軸承與工具制造業等領域廣泛應用。CBN砂輪磨削技術代表了當今世界磨具產品發展的一個主要方向，具有廣闊的發展前景。

2 工藝改進原因

我公司某車間負責加工圓錐滾子軸承內圈，其加工工序為：磨削軸承內圈大端面→復合磨削軸承內徑和內滾道→復合磨削軸承大擋邊和小端面→超精軸承內滾道。其中，在GAK機床上磨削軸承大擋邊和小端面，該機床具備同時復合磨削圓錐滾子軸承內圈大擋邊和小端面的功能。使用普通砂輪磨削時，大擋邊和小端面的粗糙度不穩定，經常超差。因此，本工藝改進使用CBN砂輪替代普通砂輪，以降低大擋邊和小端面的粗糙度和提高加工效率。

3 工藝改進及效果

3.1 CBN砂輪與普通砂輪對比

以往使用的普通砂輪型號為W A/A90M8V60，大擋邊砂輪尺寸φ1 6 0×8×φ2 2 m m，小端面砂輪尺寸φ1 3 5×8×φ2 2 m m。本次所使用的C B N砂輪參數如下：大擋邊砂輪型號為1B1/26°/150×8×22.5×5，磨料CBN，粒度325/400，樹脂結合劑；小端面砂輪型號為1B1/10°/125×8×22.5×5，磨料CBN，粒度120/140，樹脂結合劑。CBN砂輪由基體部分和砂輪部分組成，砂輪部分單邊厚度9mm（較厚的一面）。磨削擋邊和小端面CBN砂輪示意圖見圖1。

3.2 工藝改進

GAK（日本進口機床代號）機床具備復合磨削圓錐滾子軸承內圈大擋邊和小端面的功能，并使用復合式金剛滾輪修整器，同時修整大擋邊和小端面兩片砂輪。圖2 為金剛滾輪修整砂輪示意圖。圖3 為砂輪磨削軸承套圈示意圖。

圖1 磨削擋邊和小端面CBN砂輪示意圖

圖2 金剛滾輪修整砂輪示意圖

圖3 砂輪磨削軸承套圈示意圖

該機床砂輪軸的轉速為7 130 r/min，金剛滾輪轉速為3 000 r/min，是恒定值，不可調。兩種砂輪的線速度范圍不同，大擋邊砂輪的線速度為45～60m/s，小端面砂輪的線速度為38～50 m/s。使用普通砂輪時，加工1 000件產品更換一次砂輪，磨削一件產品需修整一次砂輪，每次的修整量為0.015mm；砂輪的進給速度60μm /s，單次進給量10μm（直徑）。

本次C B N砂輪試驗的軸承產品型號為JL69349A/02，擋邊和小端面的技術要求：擋邊尺寸3.133±0.01mm，平行差16μm, Ra0.4；小端面尺寸平行差12μm，Ra0.63。

使用普通砂輪磨削時，擋邊粗糙度R a 0.3 8～R a 0.6 0，小端面粗糙度Ra0.52～Ra0.76，經常會出現粗糙度超差現象。

換上CBN砂輪，開始時砂輪修整次數調整為每100件修整一次砂輪，砂輪每次修整量為0.008mm。在磨削過程中，跟蹤測量產品，修整次數又調整為每150件修整一次砂輪，砂輪修整量調整為0.006mm。這樣既能滿足產品加工要求，又能減少修整次數和修整消耗，提高了砂輪的使用壽命。使用CBN砂輪磨削套圈的加工精度測量結果如表1 所示。

表1 CBN砂輪磨削套圈的加工精度測量結果

擋邊和小端面的粗糙度值在即將修整砂輪前的30件產品會有個別超差。因此，為了更好的保證產品質量，將修整次數調整為每120件修整一次砂輪。工件軸的轉速可調整，試驗中由1 020 r/min調整到1 304 r/min，加工時間從21.62s縮短到19.35s。在保證套圈磨削質量穩定的情況下，提高了加工效率，CBN砂輪在高速磨削中更能體現出其優良性能。

3.3 改進效果

本次CBN砂輪磨削工藝試驗歷經60天，只磨削消耗了一片擋邊砂輪和一片小端面砂輪，共磨削加工了59 140件產品。擋邊和小端面的粗糙度控制在0.4μm和0.63μm以內，能夠滿足技術要求。

試驗用CBN砂輪的價格為：擋邊砂輪 780元/片，小端面砂輪 650元/片。普通砂輪的價格為20元/片。每片普通砂輪能加工1000件產品，則使用普通砂輪加工59140件產品需要59.14個砂輪。以加工同樣數量的產品來計算砂輪成本，即大約每加工6萬件產品，可節約成本402元（按照一個加工部位計算）。

使用普通砂輪，一天要更換一次砂輪，而使用CBN砂輪，60天更換一次砂輪。這樣就減少了砂輪的更換次數，節省了操作人員更換砂輪、調整機床的時間，降低了勞動強度，提高了加工效率。

4 結束語

在GAK機床上使用CBN砂輪替代普通砂輪，利用CBN砂輪高速、高效、高耐用度等特點，不僅降低了圓錐滾子軸承大擋邊和小端面的粗糙度值，滿足了技術要求，而且大大提高了加工效率，使軸承的加工質量、操作人員的勞動強度和工作效率得到了明顯改善。

［1］王愛珍，王 戰.陶瓷CBN砂輪修整方法及修整工藝研究【J】.金剛石與磨料磨具工程 ,2008,28(2)：64～67.

［2］方 偉，魯 濤.修整參數對陶瓷CBN砂輪磨削效果的影響【J】.金剛石與磨料磨具工程，2010，30（2）：25～28.

Process improvement of grinding big rib and small end-face of tapered roller bearing using CBN grinding wheel

Yan Feng, Yu Chenglin, Cheng Yabing
( Luoyang LYC Bearing Co., Ltd..,Luoyang 471003, China )

Aiming at surface roughness of workpiece is unstable during grinding the big rib and small end-face of tapered roller bearing using GAK machining tool, the common grinding wheel was replaced by CBN grinding wheel and the machining process was improved. Both machining accuracy and productivity were enhanced.

tapered roller bearing; CBN grinding wheel; common grinding wheel; surface roughness

TH133.33+2

B

1672-4852（2017）03-0022-02

2017-07-07.

嚴 楓（1968-），女，高級工程師.

（編輯：王立新）