軸承窄擋邊負背角的一種快速測量方法

金文勝，王旭剛，林愛，劉燕

（中國航發哈爾濱軸承有限公司 質量管理部，哈爾濱 150027）

1 研究背景

某型圓柱滾子軸承的套圈如圖1所示，其擋邊非常窄（最大寬度僅2 mm）且擋邊負背角α小于2°（公差為 ±5′～±30′），采用常規的輪廓儀或三坐標測量儀進行測量時測頭會撞到滾道，無法直接獲取負背角的測量結果，而負背角的準確測量影響著滾子裝配時的定位準確與否。因此，針對窄擋邊負背角的批量快速測量需求，提出了一種新的測量方法。

圖1 圓柱滾子軸承套圈示意圖Fig.1 Diagram of rings of cylindrical roller bearing

2 測量方法

如圖2所示，要測量負背角α，就必須得到窄擋邊從點A到點B的水平距離L和垂直距離H，從而間接計算獲得負背角α。

圖2 測量原理示意圖Fig.2 Diagram of measuring principle

根據上述測量原理，設計了一套利用量塊、平板、正弦尺、磁力表架和千分表進行窄擋邊負背角測量的方案，如圖3所示。

圖3 測量方法示意圖Fig.3 Diagram of measuring method

具體測量步驟為：1）去掉被測工件表面上的毛刺并用綢布清理被測表面上的灰塵，將被測工件放在平臺上合溫，等待測量；2）將正弦尺放在平板上，再將被測工件平放在正弦尺上，在被測工件的最大直徑方向上加一塊小于擋邊寬度的量塊，然后將千分表放在磁力表架上，使表尖位于擋邊邊緣，讀出其在A點的示值；3）拿掉放在被測工件最大直徑方向的量塊，用手推動被測工件，使其沿被測工件最大直徑方向靠到正弦尺的擋板上，讀出其在B點的示值；4）用A點的示值減去B點的示值即為擋邊在去掉量塊時所下降的垂直高度H，而表尖從A點到B點的水平距離L即量塊的高度，從而得到窄擋邊的負位角α＝arctan（H／L）。

3 不確定度分析

4 實例驗證

由于目前還沒有直接測量圓柱滾子軸承套圈窄擋邊小角度負背角的方法，因此分別加工了3個不帶擋邊的套圈（圖4），套圈的一個端面加工成斜平面，通過測量套圈2個端面所成的角度間接獲得負背角，通過與三坐標測量結果的對比，驗證上述方法的正確性。

圖4 被測工件示意圖Fig.4 Diagram of measured piece

3組測量結果見表1，其中對樣件公差滿足25′±20′的工件進行了測量不確定度分析。

表1 測量結果Tab.1 Measuring result

采用En值方法對測量結果進行分析，測量審核滿意度判定為

式中：R為文中方法給出的測量值，R＝32′；R0為三坐標給出的參考值，R0＝33′。計算得 En＝0.67≤1，判定為滿意，說明該方法滿足所申請的檢測能力驗證。

5 結束語

通過創新測量手段，采用非常規的方法解決了軸承窄擋邊小角度負背角在線快速測量的需求，測量擋邊小于2 mm，角度小于1°的軸承套圈負背角時，測量不確定度為1′13″，能夠滿足測量公差±5′的測量需求，并通過了試驗驗證，證明該方法準確、簡便、快速，便于推廣。