球軸承溝道精研加工工藝改進

田錫鈺 趙銘

摘要：滾動軸承的振動和噪聲是軸承的基本性能之一。軸承的外溝道和內溝道的表面粗糙度是影響噪音和振動的關鍵因素。降低表面粗糙度，可使軸承具有更小的振動、更低的噪聲和延長軸承的使用壽命。本文針對以上問題，提出球軸承精研車加工工藝改進方法。

關鍵詞：球軸承;溝道;表面粗糙度;工藝;改進

引言

球軸承套圈溝道的溝形誤差會影響溝道與鋼球的密合程度，進而影響軸承工作性能，所以需要在溝道加工中嚴格控制。油石超精研廣泛應用于溝道的精密加工，其主要作用是提高溝道的表面質量。生產中該工序會破壞前工序的磨削溝形，但由于超精研屬于微量加工，往往忽視其對溝形的影響。在精密軸承加工中，為了更好地控制溝形誤差，有必要深入分析超精研對溝形的影響，以便采取有針對性的控制措施。

1現有溝道超精研工藝的不足

現有球軸承溝道超精研工藝沿用油石按工件的溝道曲率中心作搖擺運動的研磨方式，此超精研工藝中油石的寬度受到限制，原因是位于油石兩端的擺動半徑與油石中間的擺動半徑不同，若油石太寬則半徑差異加大，將會影響加工精度。其次，現有超精研工藝中油石擺動中心相對工件為固定，前道工序中存在著的溝底徑偏差、溝曲率半徑偏差、溝位置偏差等因素，使實際加工時油石工作面的擺動并不在理想狀態，常因此破壞了溝道的幾何精度，而要對這些偏差進行動態跟蹤在理論上雖可行，但會大大提高加工成本，在實際應用上形成障礙。

2球軸承溝道精研加工工藝改進

2.1采用一序兩步的工藝方法

試制過程中采用一臺機床實現兩個工位且可以自動轉換。第一工位采用白剛玉磨料油石進行粗超，第二工位采用綠色碳化硅磨料進行精超，既能提高切削效率，又能降低粗糙度值和減少油石磨損速度。通過調整油石的壓力、振動頻率、振幅、工件轉速、超精時間等參數來提高加工質量。本試制過程中，降低了精超時油石的振動頻率，使溝道表面形成紋理細膩的條狀紋路，當軸承高速旋轉時，易形成油膜潤滑。

2.2原理性溝形誤差的形成機制

在超精研加工中，作為磨具的油石具有易磨損和自銳的特性，其工作面形狀不是通過專門修整獲得的，而是在超精研過程中隨著油石的磨損自然形成的，因此，工件就起到油石工作面形狀修整器的作用，工件的加工表面形狀以及工件與油石之間的相對運動決定著油石的工作面形狀。另一方面，油石又是固結磨具，在超精研加工過程中的任一時刻，油石的工作面都具有固定的形狀。根據切削加工表面成形的基本原理，超精研是否改變工件加工表面的形狀，取決于油石工作面與工件加工表面接觸的幾何形狀以及油石與工件的相對運動關系這2方面的條件。在不同超精研加工對象和加工方式下，這2方面條件是不同的。例如圓柱表面的切入或貫穿式超精研中，油石與工件之間是形狀完全吻合的圓柱面接觸，加工運動也不會改變這種接觸幾何形狀，因此，超精研后工件圓柱面形狀不會改變。而在套圈溝道的超精研加工中，情況有所不同。

2.3超精量的選擇

在影響超精加工的諸多因素中，超精量是一個重要的影響因素。超精加工去除工件表層的厚度即超精量，其選擇即超精工序間留量的制訂。通常，超精量的大小取決于磨削加工的質量（形狀、位置和表面質量）和對超精加工的質量要求。·由于超精加工不能象磨削加工那樣可去除較大的留量，因此，對于較大的幾何形狀誤差和位置誤差不熊依靠超精加工取得大的改善，而必須在超精加工前的工序中進行嚴格控制。掌握前道工序的加工質量情況對合理制訂超精量，提高超精加工的工藝水平非常重要。超精加工一般既要求降低表面粗糙度值，又要求提高幾何形狀精度。

2.4精研機滾輪的改進

隨著機床利用率的提高?精研機滾輪磨損速度也加快許多?滾輪表面出現缺陷后?其徑向跳動量增大?工件不能在滾輪上平穩旋轉?將直接影響溝道精研的幾何形狀偏差?甚至會在無波紋度的溝道上產生波紋度。因此?只能頻繁更換滾輪?不僅增加了工人的勞動強度?還加大了生產成本?從而影響產品質量和生產效率。為提高滾輪耐磨性?重新設計了滾輪結構?在原GCr15材料滾輪工作區域上套上硬質合金套?組裝完成后?需修磨硬質合金滾輪的外圓?保證同軸度。雖然硬質合金價格高?但滾輪壽命由原來1～2個月提高到兩年以上?還可返修再用?不僅減少了更換的滾輪數量?也減少了消耗的軸承數量。滾輪經改進后精度穩定?提高了套圈的精研質量和效率?減輕了工人勞動強度。實踐證明?硬質合金滾輪的采用和推廣?已取得很好的效果。

3注意事項

深溝球軸承內、外圈溝道車加工曲率半徑的工藝改進，也給車加工溝道的位置精度、磨加工端面的對稱磨削以及磨加工溝道的位置精度提出了更為嚴格的要求。因為溝道的車加工曲率半徑增大后，特別是對于車、磨溝道同曲率半徑加工，越靠近溝道邊緣處的磨量越小，而且隨著溝道深度的增加，磨量減小得很快。首先，車加工溝道時要保證溝道的位置在端面寬度的中心，這就要求車加工端面尺寸要統一，應控制在車工端面公稱尺寸的±0.03mrfl范圍內。溝位置的偏差不應超過工藝規定的公差，一般應控制在車工溝位置公稱尺寸的±（0.03～0.06）mm。其次，端面磨削時要盡可能保證兩端面對稱。最后，磨加工溝道時，要調整好溝道的位置，避免溝道邊緣處因留量不足而變成不合格品。

結語

（1）球軸承套圈溝道超精研加工中，油石的擺動使油石的工作形面與溝道表面之間產生表面干涉，造成油石沿溝道寬度方向對溝道的不均勻研磨，從而改變溝道原來的溝形形狀，形成溝形誤差;油石的工作形面與溝道表面之間干涉程度越嚴重，溝形誤差越大。（2）超精研過程中的一些工藝參數和因素，通過對表面干涉程度的影響，會對這種原理性溝形誤差產生一定影響。油石的厚度、擺動頻率、擺動幅度、硬度及切削能力越大，引起的溝形誤差越大;套圈溝道寬度越大，產生的溝形誤差越大。

參考文獻：

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