中大型精密圆锥滚子轴承旋转精度分析
发布时间：2013-10-22姜兴宇 高长旭 曲荣军
（瓦房店轴承集团公司，辽宁瓦房店 116300）
（瓦房店轴承集团公司，辽宁瓦房店 116300）
摘 要：分析影响中大型精密圆锥滚子轴承旋转精度的八种原因，针对每种原因提出了相应的解决方法。
关键词：圆锥滚子轴承；精度；分析
精密圆锥滚子轴承安装在坐标镗床的主轴上，其成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia和成套轴承内圈的径向跳动Kia是关键精度指标，我公司前期是靠轴承零件的单件尺寸及形位精度来保证，一直未对成套轴承的旋转精度进行检测，对轴承各零件装配后对轴承旋转精度的影响也未作深入细致地研究。随着用户对轴承质量要求的不断提高，近期开始用B7236仪器对旋转精度进行检测，合格率仅在40%左右，其中各零件的尺寸及形位精度，相互之间的接触配合及装配工艺均对成套轴承的旋转精度有较大的影响。
在对各种零件全项检测的基础上，通过假设、对比、排除等方法，找出了影响旋转精度的八种原因：滚子的规值批圆锥角变动量V2ØL、滚子素线的直线度、保持架径向游动量ε1、保持架窗孔压坡面素线的垂直度Swp、套圈滚道素线的直线度Li/Le、套圈滚道的圆度误差Δcir、装配工艺和检测方法。
1 滚子的规值批圆锥角变动量V2ØL
滚子的规值批圆锥角变动量超差，导致滚子素线与套圈滚道素线吻合不好，在旋转过程中，一些滚子始终处于不稳定状态，影响成套轴承的旋转精度。
目前加工设备难以保证滚子的规值批圆锥角变动量控制在标准要求范围内，因此，必须对滚子的圆锥角偏差进行分组，保证滚子的规值批圆锥角变动量满足标准要求，并在包装上加以标注，装配时同套圈滚道圆锥角偏差相匹配。
2 滚子素线的直线度
滚子素线的直线度过大（2～4μm），滚子素线与套圈滚道素线接触区域过小，在旋转过程中，滚子始终处于左右摆动状态，滚子端面与挡边接触点不断变化，同时内圈在旋转过程中不断上下移动，达不到稳定状态，影响成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia。
在磨加工过程中，从精磨外径工序开始，严格控制滚子素线的直线度不得超过1.5μm。
3 保持架径向游动量ε1
保持架径向游动量过大，导致在收缩过程中收缩量过大，造成保持架根部变形干涉，影响旋转精度。 保持架按微伸展工艺加工，整体伸展，并配备检测仪器，减小保持架径向游动量。
4 保持架窗孔坡面素线的垂直度Swp
成套轴承在正、反转过程中，结果不一致，主要是因为保持架窗孔压坡面素线的垂直度有较大影响。
配备检测保持架窗孔压坡面素线的垂直度仪器，减小保持架窗孔压坡面素线的垂直度。
5 套圈滚道的圆度误差Δcir
虽然套圈的圆度误差数值达到标准要求，但套圈有规律的棱圆（11或13棱）严重影响成套轴承内圈的径向跳动Kia，从而成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia也超差。
在套圈滚道磨加工过程中首件采用圆度仪检测，控制套圈圆度形状，不允许套圈滚道分布有规律的图形。
6 套圈滚道素线的直线度Li/Le
套圈滚道素线的直线度过大（5～6μm），此种问题与滚子素线的直线度过大影响旋转精度原理是一致的，但影响小些。
在磨加工过程中，从精磨外径工序开始，严格控制套圈滚道素线的直线度不得超过3μm。
7 装配工艺
在试验过程中发现各零件的洁净度对成套轴承旋转精度影响极大；装配收缩模具制作精度尤其是等分差、精度差，导致收缩后保持架梁的变形，从而影响成套轴承的旋转精度。
采用两次清洗，合套前对各零件进行清洗，合套后成套轴承旋转清洗。重新设计制作装配模具，收缩采用液压收缩，保证保持架无变形和回弹。
8 检测方法
B7236仪器采用的是三点支承外圈，在1500N的载荷下，套圈会产生变形，导致检测的结果不准确。
改进检测仪器，变原三点支承为环形支承，使外圈均匀受力，消除变形影响。
经过对上述问题的解决与控制，从试验的C、D级2007134、2007140、2007144等轴承的结果来看，C、D级品一次出产率已达到90%左右。
关键词：圆锥滚子轴承；精度；分析
精密圆锥滚子轴承安装在坐标镗床的主轴上，其成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia和成套轴承内圈的径向跳动Kia是关键精度指标，我公司前期是靠轴承零件的单件尺寸及形位精度来保证，一直未对成套轴承的旋转精度进行检测，对轴承各零件装配后对轴承旋转精度的影响也未作深入细致地研究。随着用户对轴承质量要求的不断提高，近期开始用B7236仪器对旋转精度进行检测，合格率仅在40%左右，其中各零件的尺寸及形位精度，相互之间的接触配合及装配工艺均对成套轴承的旋转精度有较大的影响。
在对各种零件全项检测的基础上，通过假设、对比、排除等方法，找出了影响旋转精度的八种原因：滚子的规值批圆锥角变动量V2ØL、滚子素线的直线度、保持架径向游动量ε1、保持架窗孔压坡面素线的垂直度Swp、套圈滚道素线的直线度Li/Le、套圈滚道的圆度误差Δcir、装配工艺和检测方法。
1 滚子的规值批圆锥角变动量V2ØL
滚子的规值批圆锥角变动量超差，导致滚子素线与套圈滚道素线吻合不好，在旋转过程中，一些滚子始终处于不稳定状态，影响成套轴承的旋转精度。
目前加工设备难以保证滚子的规值批圆锥角变动量控制在标准要求范围内，因此，必须对滚子的圆锥角偏差进行分组，保证滚子的规值批圆锥角变动量满足标准要求，并在包装上加以标注，装配时同套圈滚道圆锥角偏差相匹配。
2 滚子素线的直线度
滚子素线的直线度过大（2～4μm），滚子素线与套圈滚道素线接触区域过小，在旋转过程中，滚子始终处于左右摆动状态，滚子端面与挡边接触点不断变化，同时内圈在旋转过程中不断上下移动，达不到稳定状态，影响成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia。
在磨加工过程中，从精磨外径工序开始，严格控制滚子素线的直线度不得超过1.5μm。
3 保持架径向游动量ε1
保持架径向游动量过大，导致在收缩过程中收缩量过大，造成保持架根部变形干涉，影响旋转精度。 保持架按微伸展工艺加工，整体伸展，并配备检测仪器，减小保持架径向游动量。
4 保持架窗孔坡面素线的垂直度Swp
成套轴承在正、反转过程中，结果不一致，主要是因为保持架窗孔压坡面素线的垂直度有较大影响。
配备检测保持架窗孔压坡面素线的垂直度仪器，减小保持架窗孔压坡面素线的垂直度。
5 套圈滚道的圆度误差Δcir
虽然套圈的圆度误差数值达到标准要求，但套圈有规律的棱圆（11或13棱）严重影响成套轴承内圈的径向跳动Kia，从而成套轴承内圈端面对滚道的跳动Sia也超差。
在套圈滚道磨加工过程中首件采用圆度仪检测，控制套圈圆度形状，不允许套圈滚道分布有规律的图形。
6 套圈滚道素线的直线度Li/Le
套圈滚道素线的直线度过大（5～6μm），此种问题与滚子素线的直线度过大影响旋转精度原理是一致的，但影响小些。
在磨加工过程中，从精磨外径工序开始，严格控制套圈滚道素线的直线度不得超过3μm。
7 装配工艺
在试验过程中发现各零件的洁净度对成套轴承旋转精度影响极大；装配收缩模具制作精度尤其是等分差、精度差，导致收缩后保持架梁的变形，从而影响成套轴承的旋转精度。
采用两次清洗，合套前对各零件进行清洗，合套后成套轴承旋转清洗。重新设计制作装配模具，收缩采用液压收缩，保证保持架无变形和回弹。
8 检测方法
B7236仪器采用的是三点支承外圈，在1500N的载荷下，套圈会产生变形，导致检测的结果不准确。
改进检测仪器，变原三点支承为环形支承，使外圈均匀受力，消除变形影响。
经过对上述问题的解决与控制，从试验的C、D级2007134、2007140、2007144等轴承的结果来看，C、D级品一次出产率已达到90%左右。
来源：《轴承》2004年第4期