調心球軸承內外圈磨加工工藝分析
2016-08-08梁雪安
摘 要：筆者通過結合多年的工作經驗，針對調心球軸承內外圈磨加工工藝進行了深入的研究討論，具體介紹了調心球軸承內圈與外圈磨削加工的特點，并重點分心了影響軸承產品調心性的主要因素，并提出了相關有效的改善措施，從而逐步提高我國軸承產品的加工水平。
關鍵詞：調心球；軸承；內圈；外圈；加工工藝
一、前言
一般的調心球軸承主要分為兩種類型，一種是分圓柱孔，另一種是圓錐孔。而由于這兩種軸承結構特點的不同，對于產品調心性的影響因素也有著很大的區別。如果這些軸承產品在實際的裝配過程中，出現旋轉不靈活等質量問題，就必須立刻停止加工，并對其進行二次拆套返修，這樣不僅造成了大量資源的過度浪費，還大大增強了企業的生產成本。因此，為了更加有效的解決這一問題，加工單位應該從零配件方面入手，積極尋求解決對策，從根本上來改善產品質量差的問題。以下本文就對調心球軸承內外圈磨加工工藝進行了探討分析，得出相關結論，以供參考。
二、軸承內圈工藝分析
通常情況下，調心球軸承內圈的兩溝直徑差對于其調心性有著一定的影響，如果這兩者之間的相互差較大，就很容易對軸承外圈球面造成損壞。并且，在實際的調心球軸承內外圈磨加工過程中，一般的內圈溝道普遍要在雙溝磨床上進行再次加工，通過利用金剛石來對砂輪進行修整，這樣做的主要目的是為了保證工件磨削的完整性。與此同時，由于金剛石滾輪是工件兩溝之間直徑差的重要保障，加工人員在進行這一加工程序時，必須保持嚴謹的工作態度，從中選擇出合適的金剛石滾輪，從而修整出質量優質的砂輪，并將內圈兩溝的直徑差進行嚴格的控制。
另外，因為很多產品并沒有使用金剛石滾輪，一般采用了單溝兩次的磨削方法。那么，這就要求加工人員必須充分保證其平面公差的合理性，尤其是要在加工以前，需要用準用的測量儀器來平面尺寸、面積等進行認真全面的測量，并將這些產品分成若干個小組，逐一進行加工。這樣一來，不僅有效保證了每個產品平面尺寸的統一性，還極大的保證了軸承內圈溝之間的距離。
一般來說，由于砂輪在實際的磨削過程中，多多少少會產生一定的磨損，其平面尺寸在會發生相應的改變。因此，為了確保軸承內圈兩溝直徑差的合理范圍，相關技術人員通過反復試驗以后發現，如果縮短砂輪的修整間時間，只要將四個產品一次性加工即可，若是對這四個產品加工完成后，需要對另一面進行加工時，可以充分利用機床修整補償的作用，以此來將兩溝間的直徑差控制在Z小范圍內。
三、軸承外圈工藝分析
1.防外圈溝道邊緣凸起方法
調心球軸承的外溝道是球面，但是在A點處滾道凸起，這種凸起會影響調心球軸承的調心性能，甚至無法調心，并且有凸起這一側在軸承轉動時會對鋼球產生摩擦阻力，使鋼球磨損加快，降低使用壽命。
產生這種現象的原因是砂輪厚度小及砂輪在溝邊緣處消耗快。分廠調心軸承的外圈是采用切入磨床加工溝道，如3MZ1410SA。如果砂輪厚度小于外圈寬度，就會造成溝邊磨不到，形成凸起。為了消除這一缺陷，可選擇厚度大于外圈寬度1～1.5mm的砂輪。
因為軸承外圈溝的邊緣處十分鋒利，再加之砂輪在過程中的消耗速度非?？欤绻庸と藛T沒有及時對其進行適當的調整，就很難保證整個外溝圈都能夠受到均勻的磨削，其平面就很容易出現高低不平的現象，嚴重影響了產品質量。所以，為了更好的解決這一問題，加工人員可以適當對修整次數進行調整，并通過增加修整器的補償量，以此來保證磨鈍的砂輪也可以得到很多的修正。除此之外，由于粗磨與細磨的加工要求不同，在砂輪的粒度選擇方面也存在著較大的差異。因此，加工人員一定要在Z終確認磨削方式以后，選擇出粒度合適的砂輪，從而避免調心球軸承外圈邊緣發生凹凸不平的質量問題。
2.減少外溝球面位置誤差的方法
球面中心位置不可能完全與理論中心位置重合，或多或少會有些誤差，這完全靠外圈寬度相互差的檢測手段來控制外圈在M7675B雙端面磨床上加工，相互差可以控制在很小的范圍內（0.015mm以內）。外圈球面中心位置過去一直用位置樣板進行測量，樣板分Z大極限尺寸和Z小極限尺寸，當用球面位置樣板Z大極限位置的一面測量外溝道時，靠近樣板的內側有“光隙”，反之，外側有“光隙”。這種測量完全靠目測，誤差較大。為了減小誤差，改用儀器測量，采用D923內徑測量儀，測點高度一般為h=3mm（視倒角大小h越小越好），測量時兩面測量，通過調整砂輪的進給位置，兩面測量的結果越接近，則說明球面兩面越對稱，也就是說球面中心位置與理論中心位置接近重合，如果再考慮外圈寬度的相互差，基本上也可以把誤差控制在0.015mm左右。通過改用儀器測量，球面中心位置的誤差能控制在比較理想的范圍內。
3.保證球面曲率半徑的方法
眾所周知，調心球的軸承外圈溝道是一個圓弧形的球體表面，這種設計Z根本的目的是為了保障軸承內圈合體能夠對外圈產生較好的調心性，雖然這是一種基本的設計理論概念，但在實際的加工生產中，仍舊存在一定的誤差。其中，對較差就是一種Z常見的問題。大部分加工人員在對對角差進行測量時，通常都是采用了手槍表的測量方法，其主要的工作原理是，保持手槍表的不動，由外圈擺動測量，并將對角差嚴格控制在合理的范圍內。與此同時，為了將誤差控制在Z小的技術要求標準內，必須保證球面曲率的一致性，每次在產品加工以前，充分做好砂輪的修整工作，盡可能保證在加工過程中不對砂輪修整器進行調整，以此來提高產品的加工效率與質量。
四、幾種磨削方法
1.擺動磨削方法
磨床擺動可繞垂直工件軸線在水平方向作一定角度的往復擺動，工件溝道圓弧面的形狀是依靠工件相對于旋轉的砂輪擺動而形成的。磨削時，工件除了轉動外，繞溝道中心點往復擺動，砂輪高速旋轉并實現徑向進給運動，直至工件尺寸合格。
這種磨削方法，由于工件不斷地擺動，可實現邊磨下件邊修磨砂輪，使砂輪既能保持均勻磨損與自銳性，又能保持砂輪的切削性能和幾何形狀，因此保證了溝道加工要求。在磨削過程中，由于砂輪形狀自然形成，故不需要修整砂輪，前提是砂輪必須采用自銳性較強的橡膠結合劑砂輪。因為橡膠結合劑砂輪在磨削區域的高溫作用下，砂輪表面的結合劑會逐漸老化變脆，磨鈍的磨粒在工件擺動下容易脫落，因而可經常保持鋒利的磨粒參加磨削，而且，這種結合劑具有很強的拋光性能，能使溝道表面粗糙度達到一定的要求。動作循環是靠砂輪架移動實現的。徑向進給是靠砂輪架橫向往復實現的。
2.切入磨削方法
圓弧修整器把砂輪的外緣修成所需的圓弧半徑，然后用已成型的砂輪進入溝道進行磨削，即可磨削成所需要的圓弧溝道。從磨削原理分析得知，砂輪的幾何形狀決定了套圈的幾何質量。砂輪在磨削中必須保持正確的切削性能和幾何形狀。選擇砂輪時，必須選擇保持輪廓形狀較強的砂輪，一般選擇陶瓷結合劑的砂輪。磨削時砂輪圓弧表面的各點磨削速度不同，再加上被磨工件溝道余量不均勻，會造成砂輪磨損不均勻，因此要根據砂輪的磨損程度修整砂輪，這樣輔助時間會長一些，但由于機床簡單，工藝系統穩定，套圈單件加工時間受影響程度不大。
五、結束語
綜上所述，可以得知，影響雙列調心球軸承的旋轉靈活性和調心性的因素還有很多，如：軸承的潔凈度、合套游隙的情況、精研時內圈兩溝的精研量不同，特別是軸承保持架殘磁的存在對軸承產品質量的影響等，都有待進一步分析與研究。
參考文獻
[1]艾曉峰，辛春.調心球軸承內外圈磨加工工藝分析[J].哈爾濱軸承.2009（02）.
[2]陸弘道.軸承套圈磨削超精研加工一體機[J].軸承.2011（04）.
[3]孫梅.調心球軸承的配套工藝[J].軸承.2005（10）.
一、前言
一般的調心球軸承主要分為兩種類型，一種是分圓柱孔，另一種是圓錐孔。而由于這兩種軸承結構特點的不同，對于產品調心性的影響因素也有著很大的區別。如果這些軸承產品在實際的裝配過程中，出現旋轉不靈活等質量問題，就必須立刻停止加工，并對其進行二次拆套返修，這樣不僅造成了大量資源的過度浪費，還大大增強了企業的生產成本。因此，為了更加有效的解決這一問題，加工單位應該從零配件方面入手，積極尋求解決對策，從根本上來改善產品質量差的問題。以下本文就對調心球軸承內外圈磨加工工藝進行了探討分析，得出相關結論，以供參考。
二、軸承內圈工藝分析
通常情況下，調心球軸承內圈的兩溝直徑差對于其調心性有著一定的影響，如果這兩者之間的相互差較大，就很容易對軸承外圈球面造成損壞。并且，在實際的調心球軸承內外圈磨加工過程中，一般的內圈溝道普遍要在雙溝磨床上進行再次加工，通過利用金剛石來對砂輪進行修整，這樣做的主要目的是為了保證工件磨削的完整性。與此同時，由于金剛石滾輪是工件兩溝之間直徑差的重要保障，加工人員在進行這一加工程序時，必須保持嚴謹的工作態度，從中選擇出合適的金剛石滾輪，從而修整出質量優質的砂輪，并將內圈兩溝的直徑差進行嚴格的控制。
另外，因為很多產品并沒有使用金剛石滾輪，一般采用了單溝兩次的磨削方法。那么，這就要求加工人員必須充分保證其平面公差的合理性，尤其是要在加工以前，需要用準用的測量儀器來平面尺寸、面積等進行認真全面的測量，并將這些產品分成若干個小組，逐一進行加工。這樣一來，不僅有效保證了每個產品平面尺寸的統一性，還極大的保證了軸承內圈溝之間的距離。
一般來說，由于砂輪在實際的磨削過程中，多多少少會產生一定的磨損，其平面尺寸在會發生相應的改變。因此，為了確保軸承內圈兩溝直徑差的合理范圍，相關技術人員通過反復試驗以后發現，如果縮短砂輪的修整間時間，只要將四個產品一次性加工即可，若是對這四個產品加工完成后，需要對另一面進行加工時，可以充分利用機床修整補償的作用，以此來將兩溝間的直徑差控制在Z小范圍內。
三、軸承外圈工藝分析
1.防外圈溝道邊緣凸起方法
調心球軸承的外溝道是球面，但是在A點處滾道凸起，這種凸起會影響調心球軸承的調心性能，甚至無法調心，并且有凸起這一側在軸承轉動時會對鋼球產生摩擦阻力，使鋼球磨損加快，降低使用壽命。
產生這種現象的原因是砂輪厚度小及砂輪在溝邊緣處消耗快。分廠調心軸承的外圈是采用切入磨床加工溝道，如3MZ1410SA。如果砂輪厚度小于外圈寬度，就會造成溝邊磨不到，形成凸起。為了消除這一缺陷，可選擇厚度大于外圈寬度1～1.5mm的砂輪。
因為軸承外圈溝的邊緣處十分鋒利，再加之砂輪在過程中的消耗速度非?？欤绻庸と藛T沒有及時對其進行適當的調整，就很難保證整個外溝圈都能夠受到均勻的磨削，其平面就很容易出現高低不平的現象，嚴重影響了產品質量。所以，為了更好的解決這一問題，加工人員可以適當對修整次數進行調整，并通過增加修整器的補償量，以此來保證磨鈍的砂輪也可以得到很多的修正。除此之外，由于粗磨與細磨的加工要求不同，在砂輪的粒度選擇方面也存在著較大的差異。因此，加工人員一定要在Z終確認磨削方式以后，選擇出粒度合適的砂輪，從而避免調心球軸承外圈邊緣發生凹凸不平的質量問題。
2.減少外溝球面位置誤差的方法
球面中心位置不可能完全與理論中心位置重合，或多或少會有些誤差，這完全靠外圈寬度相互差的檢測手段來控制外圈在M7675B雙端面磨床上加工，相互差可以控制在很小的范圍內（0.015mm以內）。外圈球面中心位置過去一直用位置樣板進行測量，樣板分Z大極限尺寸和Z小極限尺寸，當用球面位置樣板Z大極限位置的一面測量外溝道時，靠近樣板的內側有“光隙”，反之，外側有“光隙”。這種測量完全靠目測，誤差較大。為了減小誤差，改用儀器測量，采用D923內徑測量儀，測點高度一般為h=3mm（視倒角大小h越小越好），測量時兩面測量，通過調整砂輪的進給位置，兩面測量的結果越接近，則說明球面兩面越對稱，也就是說球面中心位置與理論中心位置接近重合，如果再考慮外圈寬度的相互差，基本上也可以把誤差控制在0.015mm左右。通過改用儀器測量，球面中心位置的誤差能控制在比較理想的范圍內。
3.保證球面曲率半徑的方法
眾所周知，調心球的軸承外圈溝道是一個圓弧形的球體表面，這種設計Z根本的目的是為了保障軸承內圈合體能夠對外圈產生較好的調心性，雖然這是一種基本的設計理論概念，但在實際的加工生產中，仍舊存在一定的誤差。其中，對較差就是一種Z常見的問題。大部分加工人員在對對角差進行測量時，通常都是采用了手槍表的測量方法，其主要的工作原理是，保持手槍表的不動，由外圈擺動測量，并將對角差嚴格控制在合理的范圍內。與此同時，為了將誤差控制在Z小的技術要求標準內，必須保證球面曲率的一致性，每次在產品加工以前，充分做好砂輪的修整工作，盡可能保證在加工過程中不對砂輪修整器進行調整，以此來提高產品的加工效率與質量。
四、幾種磨削方法
1.擺動磨削方法
磨床擺動可繞垂直工件軸線在水平方向作一定角度的往復擺動，工件溝道圓弧面的形狀是依靠工件相對于旋轉的砂輪擺動而形成的。磨削時，工件除了轉動外，繞溝道中心點往復擺動，砂輪高速旋轉并實現徑向進給運動，直至工件尺寸合格。
這種磨削方法，由于工件不斷地擺動，可實現邊磨下件邊修磨砂輪，使砂輪既能保持均勻磨損與自銳性，又能保持砂輪的切削性能和幾何形狀，因此保證了溝道加工要求。在磨削過程中，由于砂輪形狀自然形成，故不需要修整砂輪，前提是砂輪必須采用自銳性較強的橡膠結合劑砂輪。因為橡膠結合劑砂輪在磨削區域的高溫作用下，砂輪表面的結合劑會逐漸老化變脆，磨鈍的磨粒在工件擺動下容易脫落，因而可經常保持鋒利的磨粒參加磨削，而且，這種結合劑具有很強的拋光性能，能使溝道表面粗糙度達到一定的要求。動作循環是靠砂輪架移動實現的。徑向進給是靠砂輪架橫向往復實現的。
2.切入磨削方法
圓弧修整器把砂輪的外緣修成所需的圓弧半徑，然后用已成型的砂輪進入溝道進行磨削，即可磨削成所需要的圓弧溝道。從磨削原理分析得知，砂輪的幾何形狀決定了套圈的幾何質量。砂輪在磨削中必須保持正確的切削性能和幾何形狀。選擇砂輪時，必須選擇保持輪廓形狀較強的砂輪，一般選擇陶瓷結合劑的砂輪。磨削時砂輪圓弧表面的各點磨削速度不同，再加上被磨工件溝道余量不均勻，會造成砂輪磨損不均勻，因此要根據砂輪的磨損程度修整砂輪，這樣輔助時間會長一些，但由于機床簡單，工藝系統穩定，套圈單件加工時間受影響程度不大。
五、結束語
綜上所述，可以得知，影響雙列調心球軸承的旋轉靈活性和調心性的因素還有很多，如：軸承的潔凈度、合套游隙的情況、精研時內圈兩溝的精研量不同，特別是軸承保持架殘磁的存在對軸承產品質量的影響等，都有待進一步分析與研究。
參考文獻
[1]艾曉峰，辛春.調心球軸承內外圈磨加工工藝分析[J].哈爾濱軸承.2009（02）.
[2]陸弘道.軸承套圈磨削超精研加工一體機[J].軸承.2011（04）.
[3]孫梅.調心球軸承的配套工藝[J].軸承.2005（10）.
來源：《中國科技博覽》2015年18期
