调心球轴承内外圈磨加工工艺分析
2016-08-08梁雪安
摘 要：笔者通过结合多年的工作经验，针对调心球轴承内外圈磨加工工艺进行了深入的研究讨论，具体介绍了调心球轴承内圈与外圈磨削加工的特点，并重点分心了影响轴承产品调心性的主要因素，并提出了相关有效的改善措施，从而逐步提高我国轴承产品的加工水平。
关键词：调心球；轴承；内圈；外圈；加工工艺
一、前言
一般的调心球轴承主要分为两种类型，一种是分圆柱孔，另一种是圆锥孔。而由于这两种轴承结构特点的不同，对于产品调心性的影响因素也有着很大的区别。如果这些轴承产品在实际的装配过程中，出现旋转不灵活等质量问题，就必须立刻停止加工，并对其进行二次拆套返修，这样不仅造成了大量资源的过度浪费，还大大增强了企业的生产成本。因此，为了更加有效的解决这一问题，加工单位应该从零配件方面入手，积极寻求解决对策，从根本上来改善产品质量差的问题。以下本文就对调心球轴承内外圈磨加工工艺进行了探讨分析，得出相关结论，以供参考。
二、轴承内圈工艺分析
通常情况下，调心球轴承内圈的两沟直径差对于其调心性有着一定的影响，如果这两者之间的相互差较大，就很容易对轴承外圈球面造成损坏。并且，在实际的调心球轴承内外圈磨加工过程中，一般的内圈沟道普遍要在双沟磨床上进行再次加工，通过利用金刚石来对砂轮进行修整，这样做的主要目的是为了保证工件磨削的完整性。与此同时，由于金刚石滚轮是工件两沟之间直径差的重要保障，加工人员在进行这一加工程序时，必须保持严谨的工作态度，从中选择出合适的金刚石滚轮，从而修整出质量优质的砂轮，并将内圈两沟的直径差进行严格的控制。
另外，因为很多产品并没有使用金刚石滚轮，一般采用了单沟两次的磨削方法。那么，这就要求加工人员必须充分保证其平面公差的合理性，尤其是要在加工以前，需要用准用的测量仪器来平面尺寸、面积等进行认真全面的测量，并将这些产品分成若干个小组，逐一进行加工。这样一来，不仅有效保证了每个产品平面尺寸的统一性，还极大的保证了轴承内圈沟之间的距离。
一般来说，由于砂轮在实际的磨削过程中，多多少少会产生一定的磨损，其平面尺寸在会发生相应的改变。因此，为了确保轴承内圈两沟直径差的合理范围，相关技术人员通过反复试验以后发现，如果缩短砂轮的修整间时间，只要将四个产品一次性加工即可，若是对这四个产品加工完成后，需要对另一面进行加工时，可以充分利用机床修整补偿的作用，以此来将两沟间的直径差控制在Z小范围内。
三、轴承外圈工艺分析
1.防外圈沟道边缘凸起方法
调心球轴承的外沟道是球面，但是在A点处滚道凸起，这种凸起会影响调心球轴承的调心性能，甚至无法调心，并且有凸起这一侧在轴承转动时会对钢球产生摩擦阻力，使钢球磨损加快，降低使用寿命。
产生这种现象的原因是砂轮厚度小及砂轮在沟边缘处消耗快。分厂调心轴承的外圈是采用切入磨床加工沟道，如3MZ1410SA。如果砂轮厚度小于外圈宽度，就会造成沟边磨不到，形成凸起。为了消除这一缺陷，可选择厚度大于外圈宽度1～1.5mm的砂轮。
因为轴承外圈沟的边缘处十分锋利，再加之砂轮在过程中的消耗速度非常快，如果加工人员没有及时对其进行适当的调整，就很难保证整个外沟圈都能够受到均匀的磨削，其平面就很容易出现高低不平的现象，严重影响了产品质量。所以，为了更好的解决这一问题，加工人员可以适当对修整次数进行调整，并通过增加修整器的补偿量，以此来保证磨钝的砂轮也可以得到很多的修正。除此之外，由于粗磨与细磨的加工要求不同，在砂轮的粒度选择方面也存在着较大的差异。因此，加工人员一定要在Z终确认磨削方式以后，选择出粒度合适的砂轮，从而避免调心球轴承外圈边缘发生凹凸不平的质量问题。
2.减少外沟球面位置误差的方法
球面中心位置不可能完全与理论中心位置重合，或多或少会有些误差，这完全靠外圈宽度相互差的检测手段来控制外圈在M7675B双端面磨床上加工，相互差可以控制在很小的范围内（0.015mm以内）。外圈球面中心位置过去一直用位置样板进行测量，样板分Z大极限尺寸和Z小极限尺寸，当用球面位置样板Z大极限位置的一面测量外沟道时，靠近样板的内侧有“光隙”，反之，外侧有“光隙”。这种测量完全靠目测，误差较大。为了减小误差，改用仪器测量，采用D923内径测量仪，测点高度一般为h=3mm（视倒角大小h越小越好），测量时两面测量，通过调整砂轮的进给位置，两面测量的结果越接近，则说明球面两面越对称，也就是说球面中心位置与理论中心位置接近重合，如果再考虑外圈宽度的相互差，基本上也可以把误差控制在0.015mm左右。通过改用仪器测量，球面中心位置的误差能控制在比较理想的范围内。
3.保证球面曲率半径的方法
众所周知，调心球的轴承外圈沟道是一个圆弧形的球体表面，这种设计Z根本的目的是为了保障轴承内圈合体能够对外圈产生较好的调心性，虽然这是一种基本的设计理论概念，但在实际的加工生产中，仍旧存在一定的误差。其中，对较差就是一种Z常见的问题。大部分加工人员在对对角差进行测量时，通常都是采用了手枪表的测量方法，其主要的工作原理是，保持手枪表的不动，由外圈摆动测量，并将对角差严格控制在合理的范围内。与此同时，为了将误差控制在Z小的技术要求标准内，必须保证球面曲率的一致性，每次在产品加工以前，充分做好砂轮的修整工作，尽可能保证在加工过程中不对砂轮修整器进行调整，以此来提高产品的加工效率与质量。
四、几种磨削方法
1.摆动磨削方法
磨床摆动可绕垂直工件轴线在水平方向作一定角度的往复摆动，工件沟道圆弧面的形状是依靠工件相对于旋转的砂轮摆动而形成的。磨削时，工件除了转动外，绕沟道中心点往复摆动，砂轮高速旋转并实现径向进给运动，直至工件尺寸合格。
这种磨削方法，由于工件不断地摆动，可实现边磨下件边修磨砂轮，使砂轮既能保持均匀磨损与自锐性，又能保持砂轮的切削性能和几何形状，因此保证了沟道加工要求。在磨削过程中，由于砂轮形状自然形成，故不需要修整砂轮，前提是砂轮必须采用自锐性较强的橡胶结合剂砂轮。因为橡胶结合剂砂轮在磨削区域的高温作用下，砂轮表面的结合剂会逐渐老化变脆，磨钝的磨粒在工件摆动下容易脱落，因而可经常保持锋利的磨粒参加磨削，而且，这种结合剂具有很强的抛光性能，能使沟道表面粗糙度达到一定的要求。动作循环是靠砂轮架移动实现的。径向进给是靠砂轮架横向往复实现的。
2.切入磨削方法
圆弧修整器把砂轮的外缘修成所需的圆弧半径，然后用已成型的砂轮进入沟道进行磨削，即可磨削成所需要的圆弧沟道。从磨削原理分析得知，砂轮的几何形状决定了套圈的几何质量。砂轮在磨削中必须保持正确的切削性能和几何形状。选择砂轮时，必须选择保持轮廓形状较强的砂轮，一般选择陶瓷结合剂的砂轮。磨削时砂轮圆弧表面的各点磨削速度不同，再加上被磨工件沟道余量不均匀，会造成砂轮磨损不均匀，因此要根据砂轮的磨损程度修整砂轮，这样辅助时间会长一些，但由于机床简单，工艺系统稳定，套圈单件加工时间受影响程度不大。
五、结束语
综上所述，可以得知，影响双列调心球轴承的旋转灵活性和调心性的因素还有很多，如：轴承的洁净度、合套游隙的情况、精研时内圈两沟的精研量不同，特别是轴承保持架残磁的存在对轴承产品质量的影响等，都有待进一步分析与研究。
参考文献
[1]艾晓峰，辛春.调心球轴承内外圈磨加工工艺分析[J].哈尔滨轴承.2009（02）.
[2]陆弘道.轴承套圈磨削超精研加工一体机[J].轴承.2011（04）.
[3]孙梅.调心球轴承的配套工艺[J].轴承.2005（10）.
一、前言
一般的调心球轴承主要分为两种类型，一种是分圆柱孔，另一种是圆锥孔。而由于这两种轴承结构特点的不同，对于产品调心性的影响因素也有着很大的区别。如果这些轴承产品在实际的装配过程中，出现旋转不灵活等质量问题，就必须立刻停止加工，并对其进行二次拆套返修，这样不仅造成了大量资源的过度浪费，还大大增强了企业的生产成本。因此，为了更加有效的解决这一问题，加工单位应该从零配件方面入手，积极寻求解决对策，从根本上来改善产品质量差的问题。以下本文就对调心球轴承内外圈磨加工工艺进行了探讨分析，得出相关结论，以供参考。
二、轴承内圈工艺分析
通常情况下，调心球轴承内圈的两沟直径差对于其调心性有着一定的影响，如果这两者之间的相互差较大，就很容易对轴承外圈球面造成损坏。并且，在实际的调心球轴承内外圈磨加工过程中，一般的内圈沟道普遍要在双沟磨床上进行再次加工，通过利用金刚石来对砂轮进行修整，这样做的主要目的是为了保证工件磨削的完整性。与此同时，由于金刚石滚轮是工件两沟之间直径差的重要保障，加工人员在进行这一加工程序时，必须保持严谨的工作态度，从中选择出合适的金刚石滚轮，从而修整出质量优质的砂轮，并将内圈两沟的直径差进行严格的控制。
另外，因为很多产品并没有使用金刚石滚轮，一般采用了单沟两次的磨削方法。那么，这就要求加工人员必须充分保证其平面公差的合理性，尤其是要在加工以前，需要用准用的测量仪器来平面尺寸、面积等进行认真全面的测量，并将这些产品分成若干个小组，逐一进行加工。这样一来，不仅有效保证了每个产品平面尺寸的统一性，还极大的保证了轴承内圈沟之间的距离。
一般来说，由于砂轮在实际的磨削过程中，多多少少会产生一定的磨损，其平面尺寸在会发生相应的改变。因此，为了确保轴承内圈两沟直径差的合理范围，相关技术人员通过反复试验以后发现，如果缩短砂轮的修整间时间，只要将四个产品一次性加工即可，若是对这四个产品加工完成后，需要对另一面进行加工时，可以充分利用机床修整补偿的作用，以此来将两沟间的直径差控制在Z小范围内。
三、轴承外圈工艺分析
1.防外圈沟道边缘凸起方法
调心球轴承的外沟道是球面，但是在A点处滚道凸起，这种凸起会影响调心球轴承的调心性能，甚至无法调心，并且有凸起这一侧在轴承转动时会对钢球产生摩擦阻力，使钢球磨损加快，降低使用寿命。
产生这种现象的原因是砂轮厚度小及砂轮在沟边缘处消耗快。分厂调心轴承的外圈是采用切入磨床加工沟道，如3MZ1410SA。如果砂轮厚度小于外圈宽度，就会造成沟边磨不到，形成凸起。为了消除这一缺陷，可选择厚度大于外圈宽度1～1.5mm的砂轮。
因为轴承外圈沟的边缘处十分锋利，再加之砂轮在过程中的消耗速度非常快，如果加工人员没有及时对其进行适当的调整，就很难保证整个外沟圈都能够受到均匀的磨削，其平面就很容易出现高低不平的现象，严重影响了产品质量。所以，为了更好的解决这一问题，加工人员可以适当对修整次数进行调整，并通过增加修整器的补偿量，以此来保证磨钝的砂轮也可以得到很多的修正。除此之外，由于粗磨与细磨的加工要求不同，在砂轮的粒度选择方面也存在着较大的差异。因此，加工人员一定要在Z终确认磨削方式以后，选择出粒度合适的砂轮，从而避免调心球轴承外圈边缘发生凹凸不平的质量问题。
2.减少外沟球面位置误差的方法
球面中心位置不可能完全与理论中心位置重合，或多或少会有些误差，这完全靠外圈宽度相互差的检测手段来控制外圈在M7675B双端面磨床上加工，相互差可以控制在很小的范围内（0.015mm以内）。外圈球面中心位置过去一直用位置样板进行测量，样板分Z大极限尺寸和Z小极限尺寸，当用球面位置样板Z大极限位置的一面测量外沟道时，靠近样板的内侧有“光隙”，反之，外侧有“光隙”。这种测量完全靠目测，误差较大。为了减小误差，改用仪器测量，采用D923内径测量仪，测点高度一般为h=3mm（视倒角大小h越小越好），测量时两面测量，通过调整砂轮的进给位置，两面测量的结果越接近，则说明球面两面越对称，也就是说球面中心位置与理论中心位置接近重合，如果再考虑外圈宽度的相互差，基本上也可以把误差控制在0.015mm左右。通过改用仪器测量，球面中心位置的误差能控制在比较理想的范围内。
3.保证球面曲率半径的方法
众所周知，调心球的轴承外圈沟道是一个圆弧形的球体表面，这种设计Z根本的目的是为了保障轴承内圈合体能够对外圈产生较好的调心性，虽然这是一种基本的设计理论概念，但在实际的加工生产中，仍旧存在一定的误差。其中，对较差就是一种Z常见的问题。大部分加工人员在对对角差进行测量时，通常都是采用了手枪表的测量方法，其主要的工作原理是，保持手枪表的不动，由外圈摆动测量，并将对角差严格控制在合理的范围内。与此同时，为了将误差控制在Z小的技术要求标准内，必须保证球面曲率的一致性，每次在产品加工以前，充分做好砂轮的修整工作，尽可能保证在加工过程中不对砂轮修整器进行调整，以此来提高产品的加工效率与质量。
四、几种磨削方法
1.摆动磨削方法
磨床摆动可绕垂直工件轴线在水平方向作一定角度的往复摆动，工件沟道圆弧面的形状是依靠工件相对于旋转的砂轮摆动而形成的。磨削时，工件除了转动外，绕沟道中心点往复摆动，砂轮高速旋转并实现径向进给运动，直至工件尺寸合格。
这种磨削方法，由于工件不断地摆动，可实现边磨下件边修磨砂轮，使砂轮既能保持均匀磨损与自锐性，又能保持砂轮的切削性能和几何形状，因此保证了沟道加工要求。在磨削过程中，由于砂轮形状自然形成，故不需要修整砂轮，前提是砂轮必须采用自锐性较强的橡胶结合剂砂轮。因为橡胶结合剂砂轮在磨削区域的高温作用下，砂轮表面的结合剂会逐渐老化变脆，磨钝的磨粒在工件摆动下容易脱落，因而可经常保持锋利的磨粒参加磨削，而且，这种结合剂具有很强的抛光性能，能使沟道表面粗糙度达到一定的要求。动作循环是靠砂轮架移动实现的。径向进给是靠砂轮架横向往复实现的。
2.切入磨削方法
圆弧修整器把砂轮的外缘修成所需的圆弧半径，然后用已成型的砂轮进入沟道进行磨削，即可磨削成所需要的圆弧沟道。从磨削原理分析得知，砂轮的几何形状决定了套圈的几何质量。砂轮在磨削中必须保持正确的切削性能和几何形状。选择砂轮时，必须选择保持轮廓形状较强的砂轮，一般选择陶瓷结合剂的砂轮。磨削时砂轮圆弧表面的各点磨削速度不同，再加上被磨工件沟道余量不均匀，会造成砂轮磨损不均匀，因此要根据砂轮的磨损程度修整砂轮，这样辅助时间会长一些，但由于机床简单，工艺系统稳定，套圈单件加工时间受影响程度不大。
五、结束语
综上所述，可以得知，影响双列调心球轴承的旋转灵活性和调心性的因素还有很多，如：轴承的洁净度、合套游隙的情况、精研时内圈两沟的精研量不同，特别是轴承保持架残磁的存在对轴承产品质量的影响等，都有待进一步分析与研究。
参考文献
[1]艾晓峰，辛春.调心球轴承内外圈磨加工工艺分析[J].哈尔滨轴承.2009（02）.
[2]陆弘道.轴承套圈磨削超精研加工一体机[J].轴承.2011（04）.
[3]孙梅.调心球轴承的配套工艺[J].轴承.2005（10）.
来源：《中国科技博览》2015年18期
