高精度圓柱滾子倒角磨削工藝

楊會超，何萌，褚翠霞，王濤

(洛陽LYC軸承有限公司 a.031軸承廠；b.特大型軸承廠，河南 洛陽 471039)

圓柱滾子軸承因其摩擦因數小，適合高速運轉而廣泛應用于大中型航空發動機、車輛及機床主軸等。滾子作為軸承的關鍵零件，其制造精度和質量的好壞直接影響軸承的動態性能和使用壽命。按精度分類滾子可分為4級：0級、Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級，精度由高到低。一般工業用軸承要求滾子精度達到Ⅱ，Ⅲ級即可，隨著我國航空業的快速發展，其對軸承制造精度的要求越來越高。如：某航空軸承設計轉速達到106r/min，要求滾子精度達到0，Ⅰ級。因此，開展對高精度圓柱滾子加工工藝的研究顯得尤為迫切。

軸承滾子的倒角，傳統加工工藝是車削或沖壓加工，成形后不再進行磨削加工，加工質量不高，容易產生很多問題。而國外知名品牌高速軸承(特別是航空軸承)精度普遍達到P4，甚至P2，使用的滾子對應Ⅰ級，甚至0級，滾子倒角均經過磨削，并需通過動平衡檢測，滾子加工設備和工藝技術較為先進，國內針對圓柱滾子倒角磨削加工的研究才剛剛起步。

1 傳統工藝存在的問題

滾子傳統加工工藝流程為：車削加工(車倒角、切斷)→軟磨端面→淬火→粗磨滾動面1→粗磨端面1→酸洗→竄軟點檢查→探傷→附加回火→粗磨滾動面2→粗磨端面2→細磨滾動面→終磨端面→終磨滾動面→精磨端面→超精滾動面。

傳統工藝方法加工的滾子主要存在問題有：軸向和徑向坐標不對稱，倒角偏斜；表面粗糙度差、倒角圓弧面跳動超差；遺留車刀紋等。存在的諸多問題易造成滾子歪斜、滑動、偏心、邊緣應力集中、端面磨損而使軸承失效。滾子倒角形狀不好或有缺陷時，在高速運轉情況下，倒角會像泵一樣，周期性地壓縮軸承內的潤滑油，使滾子的運轉阻力增大，潤滑油溫升過快、過高，造成軸承失效。因此，增加對高精度滾子倒角的磨削工藝顯得尤為必要。

2 改進后工藝方案

某軸間軸承用Φ9 mm×9 mm的滾子，倒角精度要求高，滾子工藝參數如圖1所示。

圖1 滾子倒角幾何精度

采取在滾子熱處理后進行倒角的磨削加工。設計的滾子加工工藝流程為：車削加工→軟磨端面→淬火→粗磨滾動面1→粗磨端面1→酸洗→竄軟點檢查→探傷→附加回火→粗磨滾動面2→粗磨端面2→修磨倒角→細磨滾動面→終磨端面→終磨滾動面→精磨端面→超精滾動面。

利用M8804K(溝道磨床)機床，采用切入式磨削(將砂輪修整成與倒角形狀一致)或擺頭法進行漸次加工，單粒磨削，并采用專用支承，利用磁極吸附端面，對滾子倒角進行磨削，如圖2所示。采用3mm厚粒度為80～100目的混合剛玉砂輪；磨削量不大于0.2 mm；砂輪修整方式為對稱中心開槽方法；采用L形尼龍(聚酰胺)支撐，寬度選取為滾子長度的0.3～0.5倍，對于加工小尺寸滾子，由于空間有限，選用一體式支承；砂輪轉動中心與倒角圓弧中心必須重合，以保證倒角圓弧R(0.9～0.95) mm的成形輪廓。

1—M8804K機床主軸；2—滾子；3—砂輪；4—L形支承

3 檢測

采用Taylor輪廓儀和Taylor粗糙度儀對倒角坐標尺寸和表面粗糙度進行檢測。本次試制首次測量了倒角圓弧對基準中心圓的跳動，在C742圓柱滾子端面側擺測量儀上加裝磁力表架，表尖處于圓弧倒角中心線與水平線成45°夾角的方向，滾子在壓輪帶動下勻速旋轉一周，千分表上顯示數值即為倒角圓弧對基準中心圓跳動。

工藝改進前、后檢測數據對比見表1。由表1可知，改進后滾子各項指標均達到產品設計要求。

表1 滾子倒角加工工藝改進前、后檢測數據對比

4 結束語

對于高精度圓柱滾子軸承滾子倒角的加工，增加磨削工序，可以更加有效地保證滾子倒角的尺寸和幾何精度，對于提高圓柱滾子軸承的精度和使用壽命非常有益。但是由于其加工方式為單粒切入磨削加工，加工效率不高，加工范圍為Φ20×20 mm之內的圓柱滾子。