球軸承溝道精研加工工藝改進(jìn)

田錫鈺 趙銘

摘要：滾動(dòng)軸承的振動(dòng)和噪聲是軸承的基本性能之一。軸承的外溝道和內(nèi)溝道的表面粗糙度是影響噪音和振動(dòng)的關(guān)鍵因素。降低表面粗糙度，可使軸承具有更小的振動(dòng)、更低的噪聲和延長(zhǎng)軸承的使用壽命。本文針對(duì)以上問(wèn)題，提出球軸承精研車(chē)加工工藝改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：球軸承;溝道;表面粗糙度;工藝;改進(jìn)

引言

球軸承套圈溝道的溝形誤差會(huì)影響溝道與鋼球的密合程度，進(jìn)而影響軸承工作性能，所以需要在溝道加工中嚴(yán)格控制。油石超精研廣泛應(yīng)用于溝道的精密加工，其主要作用是提高溝道的表面質(zhì)量。生產(chǎn)中該工序會(huì)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(duì)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(duì)溝形的影響，以便采取有針對(duì)性的控制措施。

1現(xiàn)有溝道超精研工藝的不足

現(xiàn)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(yùn)動(dòng)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(dòng)半徑與油石中間的擺動(dòng)半徑不同，若油石太寬則半徑差異加大，將會(huì)影響加工精度。其次，現(xiàn)有超精研工藝中油石擺動(dòng)中心相對(duì)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(shí)際加工時(shí)油石工作面的擺動(dòng)并不在理想狀態(tài)，常因此破壞了溝道的幾何精度，而要對(duì)這些偏差進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤在理論上雖可行，但會(huì)大大提高加工成本，在實(shí)際應(yīng)用上形成障礙。

2球軸承溝道精研加工工藝改進(jìn)

2.1采用一序兩步的工藝方法

試制過(guò)程中采用一臺(tái)機(jī)床實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工位且可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換。第一工位采用白剛玉磨料油石進(jìn)行粗超，第二工位采用綠色碳化硅磨料進(jìn)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(guò)調(diào)整油石的壓力、振動(dòng)頻率、振幅、工件轉(zhuǎn)速、超精時(shí)間等參數(shù)來(lái)提高加工質(zhì)量。本試制過(guò)程中，降低了精超時(shí)油石的振動(dòng)頻率，使溝道表面形成紋理細(xì)膩的條狀紋路，當(dāng)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，易形成油膜潤(rùn)滑。

2.2原理性溝形誤差的形成機(jī)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(guò)專(zhuān)門(mén)修整獲得的，而是在超精研過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)決定著油石的工作面形狀。另一方面，油石又是固結(jié)磨具，在超精研加工過(guò)程中的任一時(shí)刻，油石的工作面都具有固定的形狀。根據(jù)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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系這2方面的條件。在不同超精研加工對(duì)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(yùn)動(dòng)也不會(huì)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(huì)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(gè)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(zhì)量（形狀、位置和表面質(zhì)量）和對(duì)超精加工的質(zhì)量要求?！び捎诔庸げ荒芟竽ハ骷庸つ菢涌扇コ^大的留量，因此，對(duì)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(jìn)行嚴(yán)格控制。掌握前道工序的加工質(zhì)量情況對(duì)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(jī)滾輪的改進(jìn)

隨著機(jī)床利用率的提高?精研機(jī)滾輪磨損速度也加快許多?滾輪表面出現(xiàn)缺陷后?其徑向跳動(dòng)量增大?工件不能在滾輪上平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)?將直接影響溝道精研的幾何形狀偏差?甚至?xí)跓o(wú)波紋度的溝道上產(chǎn)生波紋度。因此?只能頻繁更換滾輪?不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度?還加大了生產(chǎn)成本?從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。為提高滾輪耐磨性?重新設(shè)計(jì)了滾輪結(jié)構(gòu)?在原GCr15材料滾輪工作區(qū)域上套上硬質(zhì)合金套?組裝完成后?需修磨硬質(zhì)合金滾輪的外圓?保證同軸度。雖然硬質(zhì)合金價(jià)格高?但滾輪壽命由原來(lái)1～2個(gè)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(shù)量?也減少了消耗的軸承數(shù)量。滾輪經(jīng)改進(jìn)后精度穩(wěn)定?提高了套圈的精研質(zhì)量和效率?減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)踐證明?硬質(zhì)合金滾輪的采用和推廣?已取得很好的效果。

3注意事項(xiàng)

深溝球軸承內(nèi)、外圈溝道車(chē)加工曲率半徑的工藝改進(jìn)，也給車(chē)加工溝道的位置精度、磨加工端面的對(duì)稱(chēng)磨削以及磨加工溝道的位置精度提出了更為嚴(yán)格的要求。因?yàn)闇系赖能?chē)加工曲率半徑增大后，特別是對(duì)于車(chē)、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(chē)加工溝道時(shí)要保證溝道的位置在端面寬度的中心，這就要求車(chē)加工端面尺寸要統(tǒng)一，應(yīng)控制在車(chē)工端面公稱(chēng)尺寸的±0.03mrfl范圍內(nèi)。溝位置的偏差不應(yīng)超過(guò)工藝規(guī)定的公差，一般應(yīng)控制在車(chē)工溝位置公稱(chēng)尺寸的±（0.03～0.06）mm。其次，端面磨削時(shí)要盡可能保證兩端面對(duì)稱(chēng)。最后，磨加工溝道時(shí)，要調(diào)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(jié)語(yǔ)

（1）球軸承套圈溝道超精研加工中，油石的擺動(dòng)使油石的工作形面與溝道表面之間產(chǎn)生表面干涉，造成油石沿溝道寬度方向?qū)系赖牟痪鶆蜓心?，從而改變溝道原?lái)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(yán)重，溝形誤差越大。（2）超精研過(guò)程中的一些工藝參數(shù)和因素，通過(guò)對(duì)表面干涉程度的影響，會(huì)對(duì)這種原理性溝形誤差產(chǎn)生一定影響。油石的厚度、擺動(dòng)頻率、擺動(dòng)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(chǎn)生的溝形誤差越大。

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