調(diào)心滾子軸承外圈滾道黑皮原因分析

郝亞碩，趙景周，秦良森，孔攀

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 大型軸承廠，河南 洛陽(yáng) 471039)

大型調(diào)心滾子軸承外圈滾道邊緣黑皮是一種常見的表面缺陷，常見類型有滾道單邊黑皮和滾道雙邊黑皮。在大型調(diào)心滾子軸承外圈(以下簡(jiǎn)稱外圈)滾道磨削加工過(guò)程中，面積較小的滾道邊緣黑皮，可通過(guò)加大外滾道尺寸(增加外滾道磨削量)，然后調(diào)整內(nèi)圈滾道尺寸來(lái)配套加工，但這種方法會(huì)影響滾子組節(jié)圓直徑；外滾道的過(guò)磨量需要根據(jù)每一軸承具體計(jì)算確定，超出滾道允許過(guò)磨量的滾道邊緣黑皮，將導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

經(jīng)長(zhǎng)期跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，外圈滾道單邊黑皮大部分是由于車削加工時(shí)溝位置偏差過(guò)大或高度偏差過(guò)大造成的，而滾道雙邊黑皮則大部分是由于熱處理變形所致。

1 滾道單邊黑皮

理想狀態(tài)下，車削加工后溝位置偏差 Δae為 0時(shí)溝道磨削留量均勻，車削加工時(shí)滾道尺寸已考慮了端面磨削加工誤差對(duì)滾道磨加工產(chǎn)生的影響。由于調(diào)心滾子軸承端面磨削留量有限，且兩端面磨削加工采用的是雙端面磨床同時(shí)磨削，因此即便磨偏也不會(huì)造成滾道邊緣黑皮。實(shí)際上滾道單邊黑皮的出現(xiàn)是因?yàn)樵谲嚰庸系罆r(shí)一邊留量大，一邊留量小，在留量小的一邊產(chǎn)生了黑皮，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

滾道磨削出現(xiàn)單邊黑皮的原理如圖1所示。圖中，O為成品溝曲率中心，O′為車削溝曲率中心；ae為溝位置；Δae為溝位置偏差(OO′)；re(De)為成品外滾道半徑(直徑)；rc(Dc)為車加工外滾道半徑(直徑)；rp為存在溝位置偏差時(shí)的車削半徑；AA′為出現(xiàn)位置偏差Δae時(shí)的車加工成品滾道尺寸輪廓；CC′為無(wú)位置偏差時(shí)車加工成品的(合格)尺寸輪廓；BB′為外圈的成品尺寸輪廓。由圖1可知，因滾道位置偏差造成車加工時(shí)滾道端部尺寸已大于成品滾道尺寸，出現(xiàn)滾道單邊黑皮現(xiàn)象。

圖1 滾道單邊黑皮示意圖

溝位置偏差Δae偏向一側(cè)的留量將減小，超過(guò)磨削留量的部分將出現(xiàn)滾道單邊黑皮。圖1中，對(duì)于端面1，合格的磨削留量為BC，因車加工的溝位置出現(xiàn)了偏差，使其實(shí)際磨削留量變成了BA，造成磨削留量偏大。而對(duì)于端面2，合格的磨削留量為B′C′，由于溝位置偏差的存在使實(shí)際留量變成了負(fù)值(B′A′)，導(dǎo)致滾道邊緣出現(xiàn)黑皮。因此，在車削時(shí)要對(duì)溝位置進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少溝道單邊黑皮的產(chǎn)生[1]。

2 滾道雙邊黑皮

長(zhǎng)期跟蹤、記錄多批次的調(diào)心滾子軸承外圈加工過(guò)程后發(fā)現(xiàn)，外圈車工件經(jīng)過(guò)熱處理后，外徑會(huì)出現(xiàn)凹心、外滾道也會(huì)出現(xiàn)變形，滾道和外徑熱處理前、后輪廓如圖2所示。經(jīng)過(guò)熱處理后，滾道中部徑向尺寸變小，滾道端部可能超出成品滾道尺寸；外徑則出現(xiàn)凹心、端部外脹。致使外徑中部留量變小、兩端脹大，滾道也是兩端脹大、中間變小。

圖2 滾道雙邊黑皮示意圖

表1 3634外圈熱處理前、后外徑和外滾道尺寸偏差對(duì)比 mm

表2 23138外圈熱處理前、后外徑和外滾道尺寸偏差對(duì)比 mm

從表中的尺寸偏差對(duì)比可以看出，在熱處理的過(guò)程中，產(chǎn)品出現(xiàn)了兩端外脹、中間收縮的現(xiàn)象，造成外徑端部留量大、中間留量小，滾道中間留量大、兩端留量小的事實(shí)，致使容易產(chǎn)生滾道雙邊黑皮，甚至產(chǎn)生廢品。

3 改進(jìn)措施

通過(guò)上述分析，提出了改進(jìn)調(diào)心滾子軸承外圈滾道邊緣黑皮的具體措施：(1)嚴(yán)格控制車削加工時(shí)套圈的寬度尺寸偏差，為滾道的車削加工創(chuàng)造條件；(2)嚴(yán)格控制車削加工時(shí)滾道的位置誤差；(3)適當(dāng)減小車削加工時(shí)外圈滾道的曲率半徑，抑制熱處理變形的產(chǎn)生；(4)減小滾道車削加工的磨削留量，以提高磨削加工效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在調(diào)心滾子軸承外圈的生產(chǎn)加工過(guò)程中，通過(guò)采取上述改進(jìn)和預(yù)防措施，有效控制了外圈滾道邊緣黑皮的產(chǎn)生，降低了廢品率，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。