P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈磨工工艺优化与测量改进

　　摘　要：随着轴承行业中型P5级双列锥孔圆柱滚子轴承内圈磨加工设备的工艺成熟与仪器的完备配套，摒弃落后繁琐的原中型P5级加工工艺流程和测量方式，通过精度可行性分析优化工艺流程和精确测量，提高生产加工效率与产品质量。 
　　关键词：P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈；优化磨工工艺；量值化测量
　　P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈工艺流程及加工测量方法几十年来，一直是沿用传统P5级方式的加工与测量而没有改变，因该类型轴承的结构特点为内圈双滚道、四挡边，工艺流程及加工方法都较为繁琐。内圈外基准支承采用中间过渡转换的内外径为加工基准；挡边工序测量方法是用样板定性控制，测量精度低，加工指示性差。因此，探索通过优化加工工艺及测量方法的改进，提高效率和测量精度，生产出高质量低成本的轴承。
　　1　原P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈磨加工工艺
　　原P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈磨加工工艺的粗、精磨一直都是支内外径磨滚道，粗磨使用无心贯穿磨加工内外径是必须的，精磨也使用无心贯穿磨加工内外径是因为内外径磨加工使用无心贯穿磨尺寸变动量小、精度也可以较高的缘故，有利于磨内径直径变动量和内圈滚道精度的保证。但要支内外径精磨内径和终滚道，就需要内外径的精度较高，而且支内外径磨滚道，支内外径磨内径，Z终要保证滚道对内径的壁厚差。作为工艺外基准中间过渡转换的内外径，为保证精度达标，降低其过渡链接偏差的影响，不仅要终磨内外径，有时还需要精研内外径，而高精度的内外径与P5级成品的工作精度却无直接关联。
　　原挡边工序在粗磨加工挡边时，先磨两侧挡边，使用挡边厚度样板保证其挡边厚度要求，然后磨两中挡边，使用挡边位置样板保证其挡边位置；精磨加工挡边时，都是以基准面定位，先磨两基准挡边，使用挡边厚度样板和中挡边位置样板保证产品图要求，然后使用滚道宽度样板磨两非基准挡边，保证滚道宽度。可见四个挡边粗精磨的尺寸精度全部采用样板测量，量值只能定性处理，对操作工的加工明确指示效应性差，多次测量，加工效率低，也使加工合格产品的难度加大。
　　2　新工艺改进
　　2.1 改进的可行性基础
　　原P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈磨加工工艺精磨使用支内外径磨滚道和内径，有利于内径直径变动量和滚道精度的保证，而滚道是使用切入磨单件加工，单件加工的尺寸变动量按常理应该大于无心贯穿磨。随着现代轴承工业设备装备精度的提高，精密加工机床基本都配备了主动测量仪，比较先进的数控设备还配备有机后测量监测补偿装置，将切入磨单件加工的尺寸变动量范围大大缩小，加上机台测量仪的专用配置，使摒弃落后的定性式样板测量成为可能。
　　2.2 加工定位基准改进
　　鉴于高精度加工的内外径与P5级成品的工作精度无直接关联，而高质量的滚道加工则有利于轴承零件精度和成品旋转精度的提高，在使用机床主动测量装置保证加精度的条件下，可以有效地显示和压缩内圈滚道的直径变动量。
　　以切入磨内圈的外径和端面作为定位面精磨加工内径，经磨工工序间精度关系的回归分析，精磨外基准定位面对内径加工面精度的直径变动量影响为51％，工艺上必须对该项加以控制，才能保证后工序的质量。内滚道也属于内圈的外径范畴，用精磨内滚道作为外基准定位面精磨加工内径，同样可按磨工工序间精度关系对内径加工面精度的直径变动量影响为51％计算比例为1:1.96 。举例内径直径变动量极值如果是0.015mm，则外基准定位面直径变动量极值要保证在0.0296mm之内。
　　表1的P5级内圈圆锥孔公差的两段极值尺寸分别为0.017mm和0.02mm，则外基准定位面直径变动量极值对应段要保证在0.033mm和0.039mm之内。工艺流程将内滚道作为首加工滚道，精磨内滚道直径变动量对应段控制为0.02mm和0.025mm，可以保证的内径直径 变动量对应段为0.01 mm和0.013mm，还留有相当的安全系数空间以应对一定的异动情况。

表1 P5级内圈圆锥孔公差

　　以精磨内圈滚道作为精磨加工内径的外基准定位面改进可使工艺优化，内圈的内外径仅安排粗磨加工工序，不再进行精磨和精研内外径的加工，同时减小内外径的磨加工留量，其它加工面磨削余量不变。改进实施验证，粗磨的磨削余量不变可以修正粗精加工外基准转换的壁厚误差，中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈的滚道宽度面可以作为支承面。优化工艺减少内外径作为对滚道、对内径的工艺基准中间转换链接偏差的影响，直接降低了作为衡量轴承零件主要技术项目的壁厚差指标。
　　2.3 挡边测量方式改进
　　由于内圈双滚道四个挡边粗精磨尺寸的测量都是无障碍开放式，而且内圈双滚道的两个基准挡边的粗精磨尺寸需要使用弯表尖测量挡边的平行差和斜度，所以使用同一台仪器不需换表即可将挡边粗磨工序的四个挡边和精磨工序的两个基准挡边的工艺尺寸以高度块量具比较测量的形式给出，用于测量其变动量。即粗磨加工挡边时，先磨两侧挡边，使用挡边厚度尺寸高度块保证其挡边厚度要求，然后磨两中挡边，使用中挡边端面尺寸高度块保证其中挡边两边的变动量；精磨加工挡边时，以基准面定位，先磨两基准挡边，使用挡边厚度尺寸高度块和中挡边基准尺寸高度块保证产品图要求，然后使用滚道宽度样板磨两非基准挡边，保证滚道宽度。粗磨的四挡边和精磨的两个基准挡边的尺寸变动量全部采用尺寸高度块测量，这项改进与样板不同的是粗磨中挡边时的测量控制面，见比照图1图2，改进后的测量更加符合产品图尺寸链的要求。

图1 改进前粗磨中挡边按位置大小样板测量

图2 改进后粗磨中挡边按高度变动量测量

　　3　结束语
　　以精磨内圈滚道作为精磨加工内径外基准定位面的优化工艺，减少了内外径作为工艺基准中问转换链接偏差的影响，既减少了原工艺工序的繁琐，又使衡量轴承零件的主要技术指标壁厚差比改进前压缩了20％，极大的有利于轴承零件精度和成品旋转精度的提高。将挡边的尺寸变动量测值量值化处理，对操作工的加工指示效应明确，还提高了制造精度。该项工艺优化与测量改进使高效率高质量低成本磨加工P5级中型双列锥孔圆柱滚子轴承内圈合格产品进一步成为现实。