轴承套圈磨加工工艺过程改进

张洪波
（山东德州轴承有限公司，山东德州　253018）

　　摘　要：通过改进套圈磨工工艺过程和使用的设备，使产品磨加工工艺过程和在制品周转更加合理，解决了冷却水、精研油、清洗煤油交叉相混现象，降低了生产成本，提高了工效和产品质量。
　　关键词：深沟球轴承；套圈；磨削；工艺
　　轴承是一种精度高、互换性很强的标准零件，因此，为获得高的生产效率和产品质量，常采用专用加工设备。
　　我公司专业化生产小型低噪声深沟球轴承，对套圈的磨加工工艺过程进行了多次改进，提高了工效和产品质量，现介绍如下。
　　1　原设备及工艺存在的问题
　　原内、外圈磨超工艺如下。
　　外圈：磨端面（MB7480）→退磁、清洗→磨外径（M1080，MG10200）→支外径磨外沟道（3MZ146）→退磁、清洗→支外径超精外沟道（四轴超精机）。
　　内圈：磨端面（MB7480）→退磁、清洗→磨内圈挡边（M1050，MGT1050）→支内沟道磨内沟道（3MZ133）→退磁、清洗→支内沟道磨内径（3MZ203）→退磁、清洗→支内圈挡边超精内沟道（四轴超精机）。
　　使用立轴圆台平面磨床（MB7480），要分别磨削套圈两个端面，套圈磨端面后需要退磁清洗，再磨第二端面，再退磁清洗。如果对工件端面磨削量大小控制不均，就会使磨削后沟位置受到影响，造成磨削工序产生沟道黑皮，同时，电磁工作台如有脏物或工件定位不平将造成磨后工件的端面平行度增大，磨沟时沟道对基准端面的平行度增大，此类工件影响到成品轴承旋转精度和运转噪声。使用该设备加工工件周期长、效率低、劳动强度大。
　　使用四轴超精机，超精采用粗、精超两种油石，以双辊棒无心式支承工件，工件以支承外径定位，轴向是靠油石压向沟道而以沟中心定位。用此方法超精工件，要求保证辊棒、工件定位精度。超精内圈沟道前，则必须磨削内圈挡边。
　　四轴超精机对工件沟道超精后圆度值改善不明显，辊棒需要经常修磨，工人操作环境差;同时，由于内圈沟道磨削与超精基准不一致，也使内圈沟道相对内径的厚度变动量受到影响而变大。并且，用此工艺方法，工件超精沟道后的装配前零件终检工序，公称尺寸和沟道超精质量合格的工件才转装配工序，但外径表面仍存有磨沟时工件支承造成的划痕，很不美观。
　　2　设备及工艺的初步改进
　　初次改进后的工艺如下。
　　外圈：磨两端面（MZ7650）→磨外径（M1080，MG10200）→支外径磨外沟道（3MZ146B）→退磁、清洗→支外径超精外沟道（3MZ3210）→外圈沟道超精质量检验→修磨外径（MG10200）→检验外观质量、公称尺寸→清洗→装配。
　　内圈：磨两端面（MY7650）→磨内圈挡边（M1050，MGT1050）→支内沟道磨内沟道（3MZS135）→退磁、清洗→支内沟道磨内孔（3MZ203B）→退磁、清洗→支内径超精内沟道（3MZ316）→终检→清洗→装配。
　　使用卧轴双端面磨床（MZ7650，MY7650）取代立轴圆台平面磨床（MB7480），通过控制工件两端面磨削余量相同，保证产品车加工的沟位置精度不被破坏，端面平行度也得到保证，工件磨后不需要再进行退磁清洗，大大提高加工效率，降低劳动强度。
　　使用球轴承套圈沟道自动超精机（3MZ3210，3MZ316）取代四轴超精机，以陶瓷材料为支承材料，外圈采用无心支承方式，内圈采用内孔定心方式，端面夹紧，有两个加工工位，实现粗，精超一次完成，超精后工件沟道圆度、粗糙度得到较好改善。
　　增加外圈外径修磨工序，去除工件支承造成的划痕，套圈外观更加美观。
　　初步改进后仍存在下列问题。
　　由于外圈进入装配前，要进行100%外观质量、超精沟道质量、公称外径尺寸检验，而此工艺过程工件沟道超精后，仅能检验沟道超精质量（此时，超精沟道返工品可返回超精工序），产品外径还没有加工到Z终公称尺寸，不能在此工序同时检验以上多项，工件需要再转修磨外径工序（冷却水冷却、水剂），即此检验工序延长了周期，且多一次工件周转。
　　外圈沟道超精后，工件沟道及表面残存超精油会带入到修磨外径工序的机床冷却水中，即出现水中混油现象，这会影响到外圆无心机床水质和冷却、清洗效果，甚至影响到机床润滑质量。
　　修磨外径时，高压大流量冷却水和砂轮屑的冲击，对沟道超精表面粗糙度（Ra 0.05mm以下）质量产生破坏，残存工件沟道内的冷却水及砂轮屑，又被带入到装配工序前的零件清洗油箱（主要是清洗煤油）中，影响了清洗质量，破坏了清洗油质量，即产生油中混水现象。
　　内圈挡边由于没有软磨工序，工件挡边车工刀丝较深、尺寸分散度大，同时兼顾产品密封效果，故必须执行磨削内圈挡边工序。
　　3　Z终使用的设备及工艺
　　根据初步改进后的问题对设备及工艺进行了进一步改进。
　　外圈：磨两端面（MZ7650）→磨外径（M1080，MG10200）→支外径磨外沟道（3MZ146B）→退磁、清洗→修磨外径（MG10200）→支外径超精外沟道（3MZ3210）→终检→清洗→装配。
　　内圈：磨两端面（MY7650）→支内沟道磨内沟道（3MZS135）→退磁、清洗→支内沟道磨内孔（3MZ203B）→退磁、清洗→支内孔超精内沟道（3MZ316）→终检→清洗→装配。
　　外圈沟道磨削（水剂）后，转修磨外径工序（水剂）去除磨沟时工件支承造成的支承划痕，再转沟道超精工序（油剂），转零件终检检验工序可同时 检验工件外观质量、外径尺寸偏差和沟道超精质量，合格品转装配前零件清洗（油剂），可以看出：
　　（1）在制品工序周转过程中不再产生水中混油、油中混水现象，保证了冷却剂、清洗剂质量，延长了使用周期。
　　（2）外圈沟道超精后，合格的沟道表面质量不会被磨削液中砂轮屑冲击而破坏，可直接转入下工序，保证了超精质量。
　　（3）零件终检工序可同时连续地检验沟道超精质量和公称尺寸、外观质量，减少了工件周转次数，减少了工件磕碰伤，缩短了在制品周转周期。
　　经验证，沟道超精机床陶瓷支承在支外径磨外沟时，不会对工件外径产生支承划痕。
　　内圈采用球轴承沟道超精机（3MZ316），因支内孔超精内沟道，所以在内圈挡边车加工时增加软磨工序，以控制挡边表面外观质量和尺寸分散度，要求采用光亮淬火热处理工艺和光饰工件，能满足密封和外观质量要求，故减少了磨内圈挡边工序。
　　4　结束语
　　通过多次工艺过程和使用设备的改进，保证了沟道超精质量，提高了产品外观质量和尺寸精度；缩短了生产、检验及工序周转周期，减少了在制品周转次数;避免了多次水（磨削液）、油（清洗油、超精油）交叉相混现象；在节约清洗成本的情况下，既提高工效，又创造了良好的经济效益。