基于輪廓儀的圓錐滾子軸承大擋邊油溝拓形測量方法

孟艷艷，孫斌，張天立，張帥軍

（1.洛陽LYC軸承有限公司，河南洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南洛陽 471039）

1 前言

圓錐滾子軸承內圈油溝的加工質量不僅會直接影響套圈滾道后續的磨削或硬車加工，而且也會影響軸承成品的可靠性。隨著高精密軸承制造技術的發展，對圓錐滾子軸承內圈大擋邊油溝的加工也提出了更高要求[1]，因此，對油溝坐標尺寸、深度尺寸及形狀的檢測精度也要與之匹配。

目前，行業內多采用樣板和輪廓儀進行圓錐滾子軸承內圈大擋邊油溝坐標尺寸、深度尺寸及形狀的檢測，但是這兩種方法各自存在不足之處[2-4]。雖然，采用坐標樣板可以進行油溝坐標尺寸的測量，但是該方法只可以實現油溝深度和形狀的定性測量，無法實現油溝深度及形狀的精確測量；輪廓儀雖然可以實現油溝坐標尺寸、深度尺寸及形狀的精確測量與分析，但是對于一些尺寸偏小的軸承，輪廓儀測針會受到擋邊或滾道的干涉，無法完全接觸到油溝進行上述參數的有效測量與分析；同時，對于大型軸承則會存在搬運及測量定位不方便的難題，而且人工勞動強度大，這些都會影響油溝參數的測量效率及準確度。

為彌補現有檢測手段的不足，本文提出了基于輪廓儀的圓錐滾子軸承大擋邊油溝拓形測量方法。該拓形測量方法可實現油溝坐標尺寸、深度尺寸及形狀的精確測量與分析，為及時更換車刀及調整機床提供有效的參考數據，從而有效保證油溝的加工質量。

2 測量方法

圓錐滾子軸承油溝結構示意圖見圖1。基于輪廓儀的圓錐滾子軸承大擋邊油溝拓形測量方法，具體步驟如下：

圖1 油溝示意圖

1）油溝拓形。首先，按照適當的比例制備復制膠泥，復制膠泥的硬度應軟硬適中，太硬容易損壞油溝表面，太軟容易變形，影響測量精度；然后，清潔被測油溝，被測油溝表面應清潔干凈，以免雜質和油污對拓形質量造成影響；最后，將制備好的復制膠泥，放入被測軸承內圈大擋邊油溝內并按壓貼實，靜置10～15min后取下油溝拓形。

2）輪廓儀測量拓形。使用輪廓儀對復制好的油溝拓形輪廓進行測量，然后利用輪廓儀內置分析軟件對油溝坐標尺寸（a,b）、深度尺寸（c,d）及溝底形狀R進行測量分析評價。

該方法利用復制膠泥的高精度復制性以及輪廓儀的高精密測量性，實現了油溝輪廓的拓形測量，其測量過程如圖2、圖3所示。

圖2 拓形制備示意圖

圖3 拓形測量示意圖

加工時，可以根據上述拓形測量結果及時進行車刀的更換及機床的調整，有效保證油溝的加工質量，最大限度降低不合格油溝對套圈滾道后續磨削或硬車加工的影響，有效保證軸承成品的質量。

3 試驗研究

以32232/P6X圓錐滾子軸承為例，使用輪廓儀對油溝尺寸拓形檢測精度（重復性和準確性）進行研究。

首先，利用輪廓儀直接對該內圈大擋邊油溝尺寸進行測量，并將其測量結果作為油溝尺寸的真值即參考值，測量結果為油溝坐標尺寸（a,b）=（2.56,1.86）、深度尺寸（c,d）=（1.21,1.37）及溝底形狀R=0.83。

3.1 重復性研究

對內圈大擋邊油溝同一部位進行10次重復拓形，并使用輪廓儀測量，測得的油溝坐標尺寸（a,b）、深度尺寸（c,d）及溝底形狀R數據如表1所示。

表110 次拓形后輪廓儀測量結果mm

利用表1中的10次拓形檢測數據，計算油溝各參數的標準差如表1所示。可以看到，油溝坐標尺寸的標準差、深度尺寸的標準差以及油溝形狀的標準差都很小，最大不超過0.047mm，表明油溝拓形的質量很好，滿足重復性要求。

3.2 準確度研究

測量結果相對誤差的絕對值的計算公式如下：

式中，δ—相對誤差的絕對值，|△|—絕對誤差的絕對值，且|△|=|測量值-真值|，L—真值，亦即參考值。

根據式（1）計算表1中油溝各參數的拓形結果與直接測量結果最大相對誤差的絕對值δmax。可以看到：基于輪廓儀的油溝拓形測量方法的測量結果和輪廓儀直接測量方法的測量結果的相對誤差的絕對值很小，最大不超過8.2%。表明油溝拓形測量方法的準確度是可靠的，可以代替輪廓儀直接測量。

4 結論

本文提出的基于輪廓儀的圓錐滾子軸承大擋邊油溝拓形測量方法檢測精度有效且可靠，既可以實現輪廓儀無法直接測量的圓錐滾子軸承大擋邊油溝坐標尺寸、深度尺寸和形狀的精確測量與分析，同時也能減輕大型軸承加工檢測的勞動強度。為操作工及時更換車刀及調整機床提供確切的參考數據，從而有效保證油溝的加工質量，最終確保成品的使用可靠性。