万能配对角接触球轴承组配过程分析
发布时间：2013-08-16徐丽萍 于洪
（哈尔滨轴承集团公司质量管理部，黑龙江哈尔滨 150036）
（哈尔滨轴承集团公司质量管理部，黑龙江哈尔滨 150036）
摘 要：万能配对角接触球轴承主要用于精密机床上，不需要复杂调整，即可获得所需的预载荷，同时对其组配过程做必要说明分析。
关键词：万能配对角接触球轴承；凸出量；接触角；内、外径尺寸
1 前言
万能组配角接触球轴承（任意方面组对DU）是等高修磨内、外圈非基面严格控制终磨平面尺寸公差，使内、外圈宽度等高，达到单套轴承两面凸出量为±2μm范围，使用时可随意交换组配方式，因此极为方便。
2 组配轴承应满足的要求
组配轴承除了在工序间依靠高精度设备直接保证内、外径沟道尺寸、沟曲率、沟位置的相互差，并满足单套轴承的常规技术要求外，还必须满足以下要求：（1）接触角，（2）内径尺寸相互差、外径尺寸相互差，（3）预紧力。
2.1 接触角的选配
组配轴承接触角大小直接影响轴承在工作状态下的受力状况，相配两套轴承接触角相互差应越小越好。一般精密和超精密配对轴承的接触角相互差在1°左右，选配时根据径向游隙和接触角之间的关系，通过控制径向游隙来控制接触角。
其公式：
COSβ=1-Y/2（Re+Ri-2Rw） （1）
式中：β——接触角，
Y——径向游隙，
Re——外圈沟曲率半径，
Ri——内圈沟曲率半径，
Rw——钢球半径。
从（1）式可以看出加工中有效地控制Re、Ri相互差，采用同一组钢球装配可减少对接触角的影响，靠微调Y值来控制接触角，提高组配成品合套率。
2.2 内、外径尺寸相互差的控制
配对轴承对两套轴承的内、外径尺寸有要求，在加工过程中除了满足公差要求外，应尽量减少尺寸分散差值，采用高精度内圆磨床和外径精研机，以此来控制内径、外径尺寸相互差，提高配对成功率。
2.3 凸出量的选配、测量和加工
所谓的凸出量是指轴承承受一定的轴向预载荷作用后，轴承同一端面处，内圈端面凸出其外圈端面的距离。当单个轴承的基面凸出另一套基面时，凸出量δ取“+”值；凹进时，凸出量δ取“-”值。轴承配对是否成功，关键就在于两套相配对的轴承在某一轴向载荷作用下，凸出量是否相配。因为只有凸出量相配合适的两套轴承才能获得相同的预紧力并在预紧力作用下正常工作。所以从一定角度上说，万能配对轴承实际上就是选配合适的凸出量，并在±1μm范围组配。
在凸出量选配方面，首先对选好的轴承进行凸出量的测量。轴向载荷与一定的测量载荷相等，测量载荷可按下式计算：
F1=F2Xm/n （2）
式中：F1——初测量时的载荷，
F2——组配轴承所需的预载荷，
m——套圈不采用变形或加热就能填入的Z大钢球数，
n——组配轴承Z大钢球数。
对于待测轴承，先手工装上m个与Z终装配时使用的相同组级的测量球，这些球均匀地分布在沟道圆周上。根据计算出的F1在凸出量测量仪上测量出凸出量，其测量原理：取一幅面等高的标准件，将表调到零位，然后将欲配轴承放在测量仪器上，内圈基面与轴端定位，外圈基面与固定垫圈接触，在心轴上施加一定载荷，则表上所示读数为凸出量，见图1。
关键词：万能配对角接触球轴承；凸出量；接触角；内、外径尺寸
1 前言
万能组配角接触球轴承（任意方面组对DU）是等高修磨内、外圈非基面严格控制终磨平面尺寸公差，使内、外圈宽度等高，达到单套轴承两面凸出量为±2μm范围，使用时可随意交换组配方式，因此极为方便。
2 组配轴承应满足的要求
组配轴承除了在工序间依靠高精度设备直接保证内、外径沟道尺寸、沟曲率、沟位置的相互差，并满足单套轴承的常规技术要求外，还必须满足以下要求：（1）接触角，（2）内径尺寸相互差、外径尺寸相互差，（3）预紧力。
2.1 接触角的选配
组配轴承接触角大小直接影响轴承在工作状态下的受力状况，相配两套轴承接触角相互差应越小越好。一般精密和超精密配对轴承的接触角相互差在1°左右，选配时根据径向游隙和接触角之间的关系，通过控制径向游隙来控制接触角。
其公式：
COSβ=1-Y/2（Re+Ri-2Rw） （1）
式中：β——接触角，
Y——径向游隙，
Re——外圈沟曲率半径，
Ri——内圈沟曲率半径，
Rw——钢球半径。
从（1）式可以看出加工中有效地控制Re、Ri相互差，采用同一组钢球装配可减少对接触角的影响，靠微调Y值来控制接触角，提高组配成品合套率。
2.2 内、外径尺寸相互差的控制
配对轴承对两套轴承的内、外径尺寸有要求，在加工过程中除了满足公差要求外，应尽量减少尺寸分散差值，采用高精度内圆磨床和外径精研机，以此来控制内径、外径尺寸相互差，提高配对成功率。
2.3 凸出量的选配、测量和加工
所谓的凸出量是指轴承承受一定的轴向预载荷作用后，轴承同一端面处，内圈端面凸出其外圈端面的距离。当单个轴承的基面凸出另一套基面时，凸出量δ取“+”值；凹进时，凸出量δ取“-”值。轴承配对是否成功，关键就在于两套相配对的轴承在某一轴向载荷作用下，凸出量是否相配。因为只有凸出量相配合适的两套轴承才能获得相同的预紧力并在预紧力作用下正常工作。所以从一定角度上说，万能配对轴承实际上就是选配合适的凸出量，并在±1μm范围组配。
在凸出量选配方面，首先对选好的轴承进行凸出量的测量。轴向载荷与一定的测量载荷相等，测量载荷可按下式计算：
F1=F2Xm/n （2）
式中：F1——初测量时的载荷，
F2——组配轴承所需的预载荷，
m——套圈不采用变形或加热就能填入的Z大钢球数，
n——组配轴承Z大钢球数。
对于待测轴承，先手工装上m个与Z终装配时使用的相同组级的测量球，这些球均匀地分布在沟道圆周上。根据计算出的F1在凸出量测量仪上测量出凸出量，其测量原理：取一幅面等高的标准件，将表调到零位，然后将欲配轴承放在测量仪器上，内圈基面与轴端定位，外圈基面与固定垫圈接触，在心轴上施加一定载荷，则表上所示读数为凸出量，见图1。
目前，60％-70％的轴承对所测出的凸出量不用进行修磨，就能满足万能组配的需要，而30％-40％的轴承要在高精度磨床上对所测出的凸出量进行修磨，以满足万能组配的要求。
修磨时，将合套单个轴承在预负荷作用下测出凸出量，超差变形量δ在高精度平面磨床修磨，修磨后产品凸出量达到δ=±2μm范围，见图2。
修磨时，将合套单个轴承在预负荷作用下测出凸出量，超差变形量δ在高精度平面磨床修磨，修磨后产品凸出量达到δ=±2μm范围，见图2。
根据标记的δ值选择磨削进给量，磨削时要注意套圈表面粗糙度、退磁、清洗、将内圈翻转，要检查磨削量保证合格，将保持架、钢球与内圈组合，外圈用油加热，装配完毕。
装配好的轴承在无载荷状态下凸出量为δ，加预载荷只后，凸出量在公差范围内趋于理想，万能组配完毕。
3 结束语
本文所述万能配对角接触球轴承的组配方法，使精密机床上安装轴承不再需要复杂的调整过程，便可获得所需要的预载荷。随着精密数控机床的发展，该组配轴承具有很好的发展前景。
装配好的轴承在无载荷状态下凸出量为δ，加预载荷只后，凸出量在公差范围内趋于理想，万能组配完毕。
3 结束语
本文所述万能配对角接触球轴承的组配方法，使精密机床上安装轴承不再需要复杂的调整过程，便可获得所需要的预载荷。随着精密数控机床的发展，该组配轴承具有很好的发展前景。
来源：《哈尔滨轴承》第29卷第1期 2008年3月