滾動軸承的加工工藝探討

韋開偉 廣西理工職業技術學校

滾動軸承因其具有摩擦系數小、回轉精度高等特點而被廣泛用于各類工程機械，但由于惡劣的使用工況和承擔較大徑向力的原因，使其也是較為容易受損的部件。如圖1所示，據統計，在所有的機械故障中，由軸承直接或間接引發的故障所占的比重最高為64%，次之是齒輪引起的故障占25%。旋轉機械的各類故障中有30%的故障與軸承損傷有關，僅有10%-20%的滾動軸承可以達到設計壽命[1]。而滾動軸承一而滾動軸承一般用于支撐軸類等旋轉零部件，支撐件的工作狀態直接關系到整個動力傳動系統的工作效率，從而其在設備動力傳遞中起著至關重要的作用。一旦滾動軸承發生故障或失效將會直接影響設備的正常工作，甚至導致設備停機帶來巨大的經濟損失及人員傷亡[2]。從而研究滾動軸承的加工工藝，針對其中的關鍵工序提出相應的質量控制方法，以保質保量的完成滾動軸承的加工，對于提高滾動軸承本身乃至整機的壽命和可靠性具有十分重要的意義[3]。

圖1 引起設備故障的各部件占比

以滾動軸承中典型的深溝球軸承為例，其一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分構成。如圖2所示，滾動體在將滑動摩擦轉化為滾動摩擦的過程中起著關鍵性的作用，而內、外圈是其承受徑向力的關鍵部件，故本文以應用最為廣泛的深溝球軸承為研究對象，主要研究其滾動體和內外圈的加工工藝，并針對其中的關鍵工序提出相應的質量控制方案，以期為滾動軸承的加工和制造提供一定的參考。

一、滾動體加工工藝

圖2 深溝球軸承結構

滾動體的原材料為鋼絲，目前各生產廠家使用的鋼絲主要以國產為主，也有部分鋼絲從日本、韓國等地進口。滾動體的加工主要包含以下八個工序，分別是：①鋼絲采購及質量檢驗→②球坯冷鐓成形→③光磨→④熱處理→⑤強化→⑥硬磨→⑦細研→⑧拋光。在這些工序中，①④⑦對于滾動體的質量有直接的影響。首先，在采購鋼絲時，要選擇有相應資質和良好口碑的廠家，在鋼絲到貨后，要嚴格執行抽檢制度，客觀真實的進行原材料的測試，以保證所采購的鋼絲強度、剛度和耐疲勞能力能夠達到設計要求；其次，在進行熱處理的過程中，要嚴格控制好處理的溫度和時間，以保障熱處理的質量；最后，細研工序屬于鋼球的精加工，是保障滾動體質量最后的保障，故在細研的過程中要合理控制研磨時間，在研磨后要嚴把質量關，并制作專用的量具，控制好滾動體的上下偏差。此外，對于研磨后滾動體的質量檢測可以在使用簡單量具的基礎上，引入基于渦流探傷原理的內部質量檢測儀器，進而保障滾動體外部尺寸的同時也易于了解滾動體內部的質量。

二、內外圈加工工藝

滾動軸承的內外圈均為薄壁件，但是承受著被支撐件傳來的徑向力，而且這種徑向力對于內外圈的局部是周期循環的，所以內外圈易于出現疲勞，產生疲勞缺陷。為了提高內外圈的強度、剛度和耐磨性，使使用壽命能夠達到設計壽命，在內外圈加工過程中需要對其進行熱處理的基礎上還要進行滲碳處理。一般而言，滾動軸承內外圈的加工工藝流程為：①原材料采購及檢驗→②鍛造毛坯③退火→④粗車→⑤滲碳→⑥精車→⑦鉆銑槽或孔→⑧淬火→⑨精磨。上述工藝中原材料的檢驗、滲碳、精磨對內外圈的質量起到十分關鍵的作用。原材的質量直接影響到內外圈的質量，所以在原材料的檢驗過程中務必要控制好鋼棒料的質量，做到粗檢的同時抽樣精檢其內部合金元素、金相等。滲碳過程中，要嚴格控制滲碳層深、滲碳層的梯度變化率和各深度的硬度等。精磨是內外圈加工的最后工序，在精磨的過程中要嚴格控制研磨參數，研磨后也要做好相應的質量檢測，控制好精檢和粗檢的比例。此外，由于內外圈屬于薄壁件，熱處理的過程中易于出現不規則、不可預料的變形，所以在精磨前和精磨后一定要做好相應的檢測工作。

三、結論

本文以滾動軸承為研究對象，針對其滾動體、內外圈的加工工藝，在分析現有工藝的基礎上，指出了其中主要影響滾動軸承質量的工序。并針對其中的關鍵工序，提出了相應的質量控制策略，以期能夠保證滾動體和內外圈的質量，最終使得滾動軸承的使用壽命能夠達到設計壽命，為整機的安全運行提供可靠保障。