球軸承溝道超精時油石修整方法的改進

劉勇，張宇，宋亞楠

(中國航發哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150025)

球軸承套圈溝道表面是承受載荷的重要表面，其加工質量直接影響軸承的壽命和工作性能。超精加工是球軸承溝道加工的最后工序[1],對溝道加工質量有決定性作用。超精加工過程復雜且返修率較高，是加工的瓶頸工序。而在超精加工中油石修形十分關鍵，直接影響軸承的加工精度和生產效率。在常規平面超精時，油石與軸承零件表面形狀完全吻合，處于穩定的面接觸狀態；但在溝道超精時，油石與溝道并非面接觸，會存在干涉且接觸面動態變化[2]。故提高超精溝道的加工質量，需解決超精加工時的油石修整問題。

1 溝道超精加工及存在的問題

以某深溝球軸承內圈(圖1)溝道超精加工為例，內圈材料為ZGCr15，超精溝道設備為BS212K,根據實際加工經驗選用耐用度高、加工精度高的CB4油石[3]。超精加工示意圖如圖2所示，套圈繞自身軸線轉動，油石以一定壓力壓在套圈溝道表面做定軸擺動，擺動軸線垂直于套圈軸線并經過溝曲率中心[2]。在加工前，與溝道接觸的油石工作面需修整成與溝道吻合的形狀。

圖1 深溝球軸承內圈結構圖

圖2 深溝球軸承內圈溝道超精加工示意圖

普通油石材質偏軟，在超精時能自動修整成形[4]。CBN油石硬度高，加工中不易成形，需邊修整(使用砂紙對油石進行手工修整)油石高點邊研合加工，效率低。對于大批量的產品，需20～30個零件進行試合，小批量的產品需要邊研合邊手工修整。修整后的油石與套圈溝形相差較大，砂紙上的砂粒易脫落，在超精過程中吸附到油石表面劃傷溝道，產生絲子和蝌蚪痕[3]。同時，當套圈尺寸較大時，修整效率較低，且修整出的形狀很難與套圈溝形吻合。

2 油石修整機設計

為更有效地解決CBN油石修整問題，設計油石修整機，如圖3所示，油石修整原理如圖4所示。

1—主體；2 —電動機；3—夾具底座；4—砂輪接盤；5—砂輪罩子；6—砂輪；7—油石；8—自定心夾具；9—夾具旋轉臺；10—微調手柄；11—手柄

圖4 油石修整原理圖

將油石安裝在自定心夾具上，磨削時夾具做回轉運動，通過調節夾具位置可磨削得到與套圈溝形相吻合的油石。通過樣板透光或三坐標測量方式對油石溝形進行校驗，油石溝形由加工端距回轉中心的距離決定，油石修整機上帶刻度盤的微調機構，可在修整過程中對該距離進行微調[4-5]。

采用整體鑄鐵床身，剛性及穩定性好，尺寸小，使用方便，經一次裝夾即可完成油石修整。該修整方法可取代人工修磨，解決了高硬度CBN油石難修整的問題。

3 實際加工效果

改進油石修整方式前后加工的內圈各項技術指標見表1，改進后的修整方式各項技術指標優于原方式，且加工時間明顯縮短，達到了預期效果。

表1 改進油石修整方式前后加工的內圈各項技術指標

4 結束語

通過設計油石修整機，取代了手工修磨方式，提高了溝道超精加工質量和效率，應用效果良好。該修整方式也適用于角接觸球軸承溝道的超精加工，可推廣應用于其他規格油石的修整。