非標雙列圓柱滾子軸承外圈磨削工藝改進

唐雙晶，唐麗新，王涌濱

（1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150027；2.哈爾濱軸承集團有限公司，哈爾濱 150036）

1 軸承外圈結構特點

某非標雙列圓柱滾子軸承寬度是普通軸承的5～6倍，內圈為無擋邊的薄壁套筒，外圈結構如圖1所示為雙擋邊，雙列滾道，屬于寬、薄壁軸承。軸承寬度108 mm，外徑φ107.95 mm，滾道壁厚僅3.5 mm，滾道寬度44.7 mm。該軸承外圈的超長寬度將增加滾道內側擋邊的加工難度，也影響套圈加工時旋轉穩(wěn)定性，產(chǎn)生偏擺，影響外圈滾道與外表面間的厚度變動量Ke（壁厚差），導致無法滿足兩滾道偏心不超過2μm的精度要求。

圖1 軸承外圈結構示意圖Fig.1 Structure diagram of bearing outer ring

2 初擬定外圈磨加工流程

根據(jù)產(chǎn)品特點初擬定外圈磨加工方法為二次循環(huán)、一次穩(wěn)定的工藝路線，即先集中完成所有表面的粗磨工序，然后進行消除磨削應力的補充回火（穩(wěn)定），再進行終磨循環(huán)，以減少磨削應力對產(chǎn)品精度的影響。磨削工藝流程為：均磨兩端面→終磨端面→粗磨外圓→粗磨外圈內孔→粗磨擋邊→粗磨外滾道→穩(wěn)定處理→清理油溝、油孔→終磨外圓→終磨外滾道→終磨擋邊→終磨外圈內孔→光飾→粗、精研外滾道→退磁、清洗、提交。

磨削加工設備：平面磨削使用M7475B磨床、粗磨外圓使用M1083外圓無心磨床、終磨外圓使用H123C帶往復切入式外圓磨床、擋邊磨削使用3MZ1420A磨床、滾道磨削使用3MK2016。外圈加工的難點主要是擋邊的磨削和滾道精度的保證。

3 存在的問題及解決措施

在外圈試加工過程中發(fā)現(xiàn)，必須嚴格控制作為定位基準的端面及外徑的精度，否則磨削外滾道時會造成滾道壁厚差及兩滾道同軸度超差。

3.1 外徑精度超差

原因分析：M1083外圓無心磨床的磨削區(qū)長為150 mm，再去掉前、后引導部分，磨削區(qū)較短，導致工件磨削不充分，工件外徑中間部分出現(xiàn)0.05～0.08 mm的凹心。

改進措施：采用H123C外圓無心磨床，電磁無心夾具，往復振蕩切入式磨削，對工件進行單機精磨外徑，提高外徑精度。

3.2 擋邊磨削問題

3.2.1 砂輪無法磨削到位

擋邊在3MZ1420A磨床加工時，由于擋邊位置高，常規(guī)的砂輪接桿無法磨削到擋邊內側。重新設計了長度120mm、直徑φ30mm的加長、加粗砂輪接桿，保證了磨削時不發(fā)生振顫；并選用了磨削性能優(yōu)良的CBN 60×10×10 80/100碗形金剛石砂輪。

3.2.2 擋邊縱向磨削位置難以確定

原因分析：磨削擋邊確定砂輪縱向磨削位置時，由于擋邊位置高，位于孔的另一側，人工難以觀察到磨削區(qū)，磨削時需要不斷試車，調整費時。

解決措施：預先測量工件端面到內側擋邊的距離，據(jù)此設置機床擋鐵位置，確定砂輪到胎墊（端面支承）的徑向尺寸，即得到砂輪磨削擋邊的位置。最后裝上工件進行微調即可，縮短了調整時間。并在終磨擋邊后增加CBN320光磨擋邊工序，進一步提高擋邊表面質量。

3.2.3 擋邊出現(xiàn)磨削燒傷

磨削位置深，加工時外部的冷卻液不易進入孔內磨削區(qū)，導致產(chǎn)生磨削燒傷。改進后在設備上增加內冷卻水管，直接噴射到磨削區(qū)，提高了冷卻效果，避免燒傷。

3.3 滾道精度超差

原因分析：由于外圈寬度超出了通常專用軸承套圈滾道磨削設備的縱向行程，無法在同一端面下同時加工兩滾道，只能加工完成一個滾道后，再以另一端面作為定位面，磨削另一滾道，重復定位磨削后導致兩滾道同軸度超差。這主要是因為兩端面寬度變動量VCs（平行差）大，磨削外徑面時，以基面定位，保證了外圈外表面對基面端面的垂直度SD（垂直差），但無法保證非基面對外徑的垂直差；另一方向，滾道寬，磨削面積大，一次磨削的磨削量過大，也影響套圈精度。

解決措施：使用H123C磨削外圈外徑面后，用砂輪側面靠磨工件另一非標準端面，使兩端面平行差控制在2μm以內，提高兩端面對外徑面的垂直差；同時增加細磨滾道工序，保證磨削滾道的精度。

4 優(yōu)化后的磨削加工工藝流程

通過提高滾道磨削的定位基準端面及外徑面精度，以保證外圈滾道精度；另外，從設備工裝及冷卻方面進行改進，逐步摸索出設備調整對車的經(jīng)驗，解決了先前出現(xiàn)的精度超差問題，提高產(chǎn)品質量及加工效率。優(yōu)化后的外圈磨削工藝流程為：均磨兩端面→終磨平面→粗磨外圓→粗磨外圈內孔→粗磨擋邊→粗磨外滾道→穩(wěn)定處理→清理油溝、油孔→細、終磨外圓→修磨非基面→終磨擋邊→細、終磨外滾道→酸洗→除氫→光磨擋邊→終磨外圈內孔→光飾→粗、精研外滾道→退磁、清洗、提交。