深沟球轴承磨加工工艺的改进

深沟球轴承磨加工工艺的改进

王鹏

黑龙江省哈尔滨市轴承集团公司 黑龙江省哈尔滨市 150030

摘要：随着现代工业的发展和科学技术的进步，对轴承质量的要求越来越高。原磨工艺生产的深沟球轴承振动合格率仅为65%左右。通过改进工艺，提高了轴承的产品质量，使振动合格率提高到90%。从球轴承磨削加工过程出发，总结出降低深沟球轴承振动值的方法。

关键词：深沟球轴承；磨加工工艺；

一、主要技术改进

1.磨加工过程的改进。根据轴承材料（GCr15）产品结构及高精度要求的特点，在工艺流程中增加了内、外圈高温回火、内、外圈精研平面、精研外径，内外圈沟道均采用了粗磨、细磨、终磨三次磨削工艺，充分消除了磨削应力及变形，提高了磨加工沟道的定位精度，降低了沟道表面变质层的厚度。

2.磨加工工艺装备的改进。根据现有机床状况，内外沟磨削加工只能在磨床上加工，该机床磨削沟道的进给方式是：定程控制进给，无心电磁夹盘切入磨削。定程控制磨削的最大缺点是受前工序尺寸、几何精度等因素影响，使砂轮轴在磨削过程中弹性变量不等，无法选择最佳光磨时间，无火花磨削难以全部实现，致使磨加工后的内、外圈沟几何精度、尺寸精度和表面质量达不到工艺要求，并且电气系统采用继电器控制，造成电器元件多，故障率高，中停时间长。根据上述机床的缺陷，机床由原来的继电器控制改为程控器控制，并对磨加工沟道过程中的每个动作进行显示，使磨削沟不受车加工留量影响，光磨时间有微回跳，保证了砂轮轴恢复弹性变形趋于一致，无火花磨削得以全部实现，从而保证了磨削后的沟道尺寸精度和几何精度，提高了沟道的表面质量，为超精研加工奠定了基础。

3.选择合适的沟道超精研机床及超精研油石轴承内、外圈沟道超精研加工是油石沿弧形摆动和内、外圈在滚杠上无心支承随滚杠回转来完成的，精研沟道的表面质量取决于油石摆动频率、弹簧压力大小、油石材质、油石消耗补偿及滚杠转速，最初试制阶段，沟道超精研加工工艺规定在四头精研机上加工，两头用来粗研，粗研油石为WA14（白刚玉），细研油石为WA5（白刚玉）。由于该机床原设计油石摆动频率四个头都是一种频率，滚杠两根，一种转速，使精研后的沟道表面质量达不到工艺要求，直接影响装配后的轴承成品振动值。为了改善精研加工条件，克服以上缺点，提高沟道精研表面质量，选择了六头超精研机床，该机床的特点是油石夹头有六个，滚杠有4根，油石夹头三个为一组，共两组：滚杠两根为一组，共两组。通过对比四头、六头精研机参数及工作原理，把精研沟工序加工机床定为六头精研机。根据该机床特点，把精研沟工序分为二步加工法，每一组根据精研机特点和产品质量要求选择不同的油石、油石压力、滚杠转速和油石摆动次数，采用六头精研机精研沟道，不但满足了工艺要求，而且还提高了沟道表面质量。

二、试验分析

1.影响振动值的因素。轴承在旋转过程中，产生的振动是由多种因素引起的，振动的来源，一是受外来激励引起内外套圈、滚动体、保持架的固有振动；二是由于轴承各配件的形状误差、尺寸精度误差、工作表面的质量状况，以及配件间在运动中的碰撞和轴承内部存在有异物等引起的强迫振动。国家标准规定6206/Z3深沟球轴承振动值为40dB，测量振动值时表针摆动不得超过1dB。在生产过程中，随机抽取1000件产品，通过检测，振动值合格率为65％，经过对不合格品的拆套分析，对振动值有较大影响的因素主要有以下几项（拆套100件）：从分析可以看出：钢球质量是影响深沟球轴承振动的关键因素，其次是沟道质量。（钢球对轴承质量影响的不确定性，视为产品质量的外部可变的因素，在此不加论述）只对提高套圈沟道质量方面加以分析。

2.改进前后加工过程比较。（1）原加工过程：①磨平面→②粗磨外圆（内圈外圆）→③终磨外圆（内圈外圆）→④磨外沟（内沟）→（⑤磨内径）→⑥退磁清洗→⑦精研外沟（内沟）→⑧退磁清洗→⑨修磨外圆。（2）改进后的加工过程：

①磨平面→②粗磨外圆（内圈外圆）→③精研平面→④终磨外圆（内圈外圆）→⑤精研外圆→⑥磨外沟（内沟）→（⑦磨内径）→⑧退磁清洗→⑨第一遍精研外沟（内沟）→⑩第二遍精研外沟（内沟）→退磁清洗→修磨外圆（注：方框内为新增加工序）在磨加工过程中，增加了精研平面工序、外径精研工序、沟道精研研两遍等措施，从而提高了沟道的几何精度及表面质量。

改进方法。要降低深沟球轴承振动值，达到技术标准，应该增加以下三道关键工序来保证。（1）在磨平面工序后增加精研平面工序以提高轴承沟道质量。轴承内、外套的两端面是轴承零件加工的第一基准面。端面的平行差和弯曲度，直接影响第二基准面外圆（内圈外圆）的几何精度，进而造成沟形改变，影响轴承的振动。因此，必须提高套圈平面的加工精度。为此，增加了平面精研工序以保证产品沟道质量。使用MA7675-1双断面磨床加工的产品，由于受设备的加工精度限制，产品的加工精度无法再进一步提高。因此采用性能稳定、加工精度高的MB43100双盘精研机，对轴承端面进行终加工，提高了轴承端面的精度，为后序加工打下了良好基础。

从数据中可以看出：精研平面后，套圈平面的平行差有了明显提高，从而也会使沟道质量有明显提高。（2）在磨外圆（内圈外圆）工序后增加一道精研外圆工序以保证轴承沟道质量。外圆（内圈外圆）是轴承零件加工的第二基准面，由于磨削沟采用的是电磁无心卡盘，是无心支承磨削，外圆（内圈外圆）作为支承面尽可能是理想圆柱体，只有这样沟道磨削与沟道精研后才能达到理想形状。因为套圈沟道的质量是影响成品轴承振动的关键因素，提高外圆（内圈外圆）的加工精度，是保证成品轴承质量的前提。因此，在工艺过程中尽量把基准圆的圆度值控制到最低水平，特别要注意控制椭圆数值。这样就需增加一道外径精研工序，以提高外径的几何精度，同时改善外径表面的波纹度，降低表面粗糙度。

（3）在原沟道精研工序的基础上再增加一遍沟道精研工序来保证轴承沟道精度。原一遍沟道精研工序无法保证沟道的加工精度。对于套圈，影响轴承振动最为严重的是沟道波纹度和表面粗糙度，虽然增加平面精研和外径精研两道工序，保证了精研工序加工中的支撑表面与定位表面的质量，有效控制了沟道的圆度及波纹度，但还不能从根本上提高沟道的表面质量。为了更好地获得良好的加工形状精度和表面粗糙度，在原有设备的基础上，通过改进工艺（再增加一遍精研沟道工序），使问题得到了解决，并取得了很好效果。在两遍精研过程中通过油石的合理选用，抽检50套产品，沟道的表面粗糙度内套由原来的Ra0.08μm，降到Ra0.032μm；波纹度由原来的0.8μm降到0.25μm。外套沟道的表面粗糙度由Ra0.1μm，降到Ra0.05μm；波纹度由原来的1μm，降到0.3μm，已经达到或超过了工艺标准。

4.改进磨加工工艺后的效果验证。根据上述试验测试后的结果可以看出，改进工艺后加工的轴承套圈质量有了很大提高。对使用新工艺加工的产品振动值进行的抽查结果显示，其合格率提高到90％左右，比原工艺加工的产品质量，特别是沟道质量有了大幅度的提高，从而使轴承的振动值得到了有效的控制，提高了轴承产品的质量。

总之，实施该工艺生产的轴承，满足了深沟球轴承对振动值的要求，从而提高了产品的市场占有率。该加工方法同时适用其它型号轴承的生产，具有推广价值。

参考文献：

[1]王萍，关于深沟球轴承磨加工工艺的改进.2018.

[1]张海英，浅谈深沟球轴承磨加工工艺的改进.2019.