帶凸臺異形薄壁軸承套圈端面磨削工藝研究

中圖分類號：TH161 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)14-0150-04

1，2.3，1，2，3，1，2，3，1，2，3，1，2，3（1.，河南 洛陽 ；2.，河南 洛陽 ;3.，）

Abstract:Aimingattheproblemofdificultyandflatnessofendfacegrindingofspecial-shapedthin-walledbearingrings withbosses ontheendfaces，aspecialtolwasdesignedandtheprocessmethodwasoptimizedtorealizethegrindingand processngoftheendfacesofspecial-shapedthin-walledbearingringswithbossesontheendfaces，whichefectivelyimproves theproblemoflargeflatnessoftheendfaces.Allaccuracyindicatorsoftheendfacesofspecial-shapedthin-waledbearing ringsprocessedbythistolandtheimprovedprocessmethodmtthetechnicalrequirements.Thefeasibiltyandreliabilityof thisprocess methodinthegrinding processofspecial-shapedthin-waledbearingringswithbosesontheendfacesare verified，while reducing processing diffculty and rejection rate，and improving production effciency.

Keywords:thin-walled bearing;boss；end grinding; tooling;process improvement

機械制造是工業(yè)化的基礎(chǔ)和支柱，而高端機械裝備又是制造業(yè)的領(lǐng)跑者，其中高端機械裝備中的關(guān)鍵構(gòu)件決定了機械裝備的主要功能，是機械制造的核心。作為關(guān)鍵構(gòu)件之一的軸承，目前存在著壽命短、可靠性差和結(jié)構(gòu)重等三大問題，為了減輕軸承重量，延長軸承使用壽命，提高軸承的可靠性能，軸承產(chǎn)品在不斷地進行升級，軸承向著復(fù)雜化、集成化和單元化的方向發(fā)展[1-2]，這一發(fā)展趨勢直接導(dǎo)致軸承零件異形結(jié)構(gòu)增多，給軸承套圈的磨加工帶來了極大難題。例如，端面帶凸臺的薄壁軸承套圈，該類軸承套圈有2種結(jié)構(gòu)形式，一種是在軸承套圈的一側(cè)端面上帶有2個對稱凸臺，如某型號NU6/XX.01，如圖1所示；另一種是在軸承套圈的一側(cè)端面上有1個凸臺，如某型號QJS6/XX.01，如圖2所示。

1帶凸臺薄壁軸承套圈端面加工難點

常規(guī)軸承端面的磨削加工方式有3種，第一種是兩端面同時加工的貫穿磨，采用的設(shè)備通常為M7675；第二種是兩端面分別磨削，互為加工基準(zhǔn)，為保證后工序的定位精度要求，一般先加工非基面，再加工基面，采用的設(shè)備通常為M7475；最后一種是兩端面同時進行研磨加工，采用的設(shè)備通常為上下盤均為鑄鐵盤或CBN砂輪的雙端面研磨機。前2種磨削方式一般用于粗加工，可快速去除磨削余量，但加工精度相對較差，尤其第二種磨削方式要靠磁力定位，不太適用于端面易發(fā)生翹曲變形的有較高精度要求的薄壁軸承套圈，為提高軸承套圈的端面加工精度，最后通常要進行雙端面的研磨加工]。

以某型號NU6/XX.01（圖1)為例，展開說明。該外圈的外形尺寸：外徑 Φ199.34mm ，外內(nèi)徑 Φ186.5mm A和B兩端面間套圈的高度為 15_-0.04⁰mm ，要求非基面B相對于基面A的平行度小于等于 0.003mm ，基面A面的平面度小于等于 0.004mm 。因其非基面端面帶凸臺，A、B兩端面無法直接在雙端面磨床或平面研磨機上進行雙端面加工，只能設(shè)計專用的磨削輔具，采用兩端面分別磨削、互為加工基準(zhǔn)的方式加工。

2改進前的工藝、工裝

改進前的工藝：采用兩端面分別磨削互為加工基準(zhǔn)的加工方式，優(yōu)先磨削非基面B，再磨削基面A，經(jīng)歷一個磨削循環(huán)后再進行一次非基面B和基面A的磨削，為提高后工序定位的精度，端面需進行2次磨削循環(huán)，詳細的工藝路線為磨削非基面 B 磨削基面 A 磨削其他表面 $$ 探傷、酸洗 $$ 穩(wěn)定處理 $$ 磨削非基面 B? 磨削基面 A? 磨削其他表面 $$ 溝道超精。

非基面B磨削方式：采用高精度臥式往復(fù)平面磨床MM7132，分刀多次磨，如圖3所示，多個產(chǎn)品成一排直線擺放在工作臺上，使所有的凸臺旋轉(zhuǎn)到一定的角度，砂輪在磨削時避開空刀槽，先磨凸臺一側(cè)平面，再旋轉(zhuǎn) 180^° 磨凸臺另一側(cè)端面4。

基面A磨削方式：設(shè)計如圖4所示端面帶 180^° 對稱分布凹槽的圓環(huán)形專用工裝[5-，工裝兩端面的平行差和平面度均小于等于 0.002mm ，凹槽尺寸比凸臺尺寸大 0.3mm 。將非基面B側(cè)的凸臺放入帶有凹槽口的工裝內(nèi)，如圖5所示，以工裝的一側(cè)端面B為加工基準(zhǔn)在M7475上進行套圈基面A的磨削加工。

套圈端面經(jīng)過2次磨削循環(huán)后，隨機抽取10件磨削后的零件進行端面尺寸、平行差和基面平面度等尺寸和精度的檢測，檢測結(jié)果見表1。由表1可知，采用該工藝、工裝加工的零件端面尺寸散差在14.94～15mm ，平行差在 0.007～0.011mm ，基面平面度在 0.016～0.023mm ，端面尺寸散差大，平行差、平面度大，無法滿足圖紙設(shè)計要求，此外逐件磨削加工效率較低。

由于該型號套圈壁厚較薄，非基面B和基面A磨削時均靠磁力定位，導(dǎo)致磨削后端面平面度難以保證；磨床精度一般較平面研磨機差，且工裝凹槽與零件凸臺之間為間隙配合，磨削過程中工裝和零件會產(chǎn)生相對滑移，導(dǎo)致磨削后的零件尺寸散差大、平行差大，不利于后工序加工。而軸承套圈的端面是軸承安裝、測量和后工序加工的基準(zhǔn)，精度必須要保證，因此必須優(yōu)化工藝、工裝。

3改進后的工藝、工裝

第一個磨削循環(huán)為先加工非基面B，再通過工裝設(shè)計將2個零件分布于工裝兩側(cè)在平面研磨機上對2個零件的基面進行研磨加工，可大幅度提高基面A的加工精度；第二個磨削循環(huán)同第一個磨削循環(huán)，先磨非基面B，后研基面A，詳細的工藝路線如下：磨削非基面 B 研磨基面 A 磨削其他表面 $$ 探傷、酸洗 $$ 穩(wěn)定處理 $$ 磨削非基面 B 研磨基面 A 磨削其他表面 $$ 溝道超精

非基面B的磨削方式同工藝、工裝改進前，均在高精度臥式往復(fù)平面磨床MM7132上分刀多次磨，如圖3所示。

基面A研磨加工：設(shè)計如圖6所示端面帶 180^° 對稱分布通凹槽的圓環(huán)形專用工裝，工裝兩端面的平行差和平面度均小于等于 0.002mm ，凹槽尺寸比凸臺尺寸大 0.3mm 。將磨削過B面的2個零件的凸臺分別放入帶 180^° 對稱分布通凹槽的圓環(huán)形專用工裝的兩側(cè)，如圖7所示。為防止研磨過程零件相對工裝產(chǎn)生滑移而影響加工精度，在非基面裝入工裝后滴若干滴粘接膠來減少工裝凹槽與零件凸緣之間的間隙，從而避免滑移。再以2個零件的基面A互為加工基準(zhǔn)進行研磨加工，一次研磨直接加工2個零件，加工效率大幅度提高。

基面A研磨后，分離工裝和零件，再進行一次非基面B的磨削和基面A的研磨加工，經(jīng)過2次磨研循環(huán)后，仍隨機抽取10個零件進行端面尺寸、平行差和基面平面度等尺寸和精度的檢測，檢測結(jié)果見表2。采用該工藝、工裝加工的零件端面尺寸散差在 14.97～ 14.99mm ，平行差在 0.002～0.0035mm ，基面平面度在0.003～0.0045mm ，均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值要求。

通過對比表1和表2數(shù)據(jù)可知，工藝、工裝改進后，加工的零件尺寸散差可以控制在 0.03mm 以內(nèi)，平行差和基面平面度均可控制在 5μm 以內(nèi)，完全能夠滿足圖紙的設(shè)計要求，且加工效率得到了大幅度提升。