双列球轴承外圈沟道磨加工工艺改进

　　摘　要：分析了传统双列球轴承外圈沟道加工方法的局限性，设计了专用工装设备，改进后的加工工艺能够进行一次装卡两次磨削。
　　关键词：双列球轴承；磨削；外圈；沟道；沟距定位；改进
　　滚道加工质量（如表面粗糙度、尺寸和几何形状精度）的好坏，将会直接影响到轴承的使用性能和寿命。对于双列球轴承，外圈两沟道的直径差、相互径向跳动、两沟道平行差和内、外圈的沟距差对轴承的精度、承载能力和使用寿命起到了至关重要的作用。
　　1　传统的加工方式
　　由于设备条件限制，采用普通液压沟道磨床3MZ1410A加工外圈双沟道，外圈结构如图1所示。一般情况下，磨削外圈双沟道时，采用单工位双工序的加工方法。即在加工过程中，先磨削外侧沟道，而后将零件换向再磨削另一侧沟道。此磨削方式有一定的局限性：（1）两沟道的沟距△受到零件高度B和单沟位置α_e的公差影响很大。如果外圈高度和两端面的平行差，以及单沟位置α_e超差，由△=B-2a_e，可得出零件两沟道沟距也会随之明显改变。（2）零件两端面的平行差对沟道的平行差影响很大，若要提高两沟道的平行差，就必须加入一道精磨平面工序。（3）由于加工基准的改变，若外径与端面的垂直差不好，将会引起两沟道的相互径向跳动很大，为保证该精度指标，势必提高外径与端面的垂直差。因此，这种加工方式的加工效率低，精度差。

图1 轴承外圈零件结构

　　2　改进后的加工方式
　　经过不断的研究与试验，设计出了一种单工位单工序的加工方法（即在一道工序中一次装夹工件磨双沟的方法），称其为“一次装夹两次磨削”加工工艺方法。加工专用的工装设备如图2所示。在工作中只需将定位座固定在工作台上即可。磨削时，工件由机床主轴带动旋转，砂轮轴向进给后，工件箱做径向切入式磨削。单个零件加工过程为：砂轮轴向进给的同时，电磁阀通电，将沟距垫块通过杠杆抬起，撞块压到行程缓冲器并经定位螺钉的限位作用，砂轮架停止进给，开始磨削外侧沟道；次磨削完成后，砂轮纵向退回并进行第二次进给，同时电磁阀断电，沟距垫块自由下落，使撞块提前一段行程压到行程缓冲器，开始磨削内侧沟道。这种加工方法不仅保证了沟道的位置，而且可通过沟距垫块的精度来控制两沟道的距离。由于这种方法采用的是一次装夹方式，所以同时也保证了两沟道的平行差和相互径跳的要求。在更换产品型号时，只需更换或修磨垫片即可，非常简便。

1.定位座；2.杠杆；3.连杆；4.沟距垫块；5.滑杆；6.撞块
图2 专用工装设备示意图

　　设备上，仍采用电磁无心夹具，根据需要将常用的固定式端面支承设计成可微量调心的球形端面支承，如图3所示。其中弹簧片除了具有传动主轴旋转力矩的作用以外，还能起到调心的作用。这种支承方式能从根本上避开主轴组件误差的影响，获得很高的位置精度，并且很容易调整和装卸工件。

1.定位盘；2.连接座；3.螺钉；4.球形端面支承；5.紧固螺母；6.弹簧片；7.内螺母；8.外螺母
图3 球形端支承

　　3　结束语
　　实践证明，改进后的加工工艺不但取消了以往的精磨平面工序和精磨外径工序，效率明显提高（至少提高了1.5倍），加工精度也大幅提高。设备上，只需制作专用的工装设备以及对设备的PC程序进行相应的改动即可完成。此种加工方法能够同时保证零件两沟道的沟距差、平行差和沟径差，满足了更高的工艺要求，进而提高了轴承的使用性能和寿命。