唐双晶，唐丽新，王涌滨

（1.中航工业哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 150027；2.哈尔滨轴承集团有限公司，哈尔滨 150036）

1 轴承外圈结构特点

某非标双列圆柱滚子轴承宽度是普通轴承的5～6倍，内圈为无挡边的薄壁套筒，外圈结构如图1所示为双挡边，双列滚道，属于宽、薄壁轴承。轴承宽度108 mm，外径φ107.95 mm，滚道壁厚仅3.5 mm，滚道宽度44.7 mm。该轴承外圈的超长宽度将增加滚道内侧挡边的加工难度，也影响套圈加工时旋转稳定性，产生偏摆，影响外圈滚道与外表面间的厚度变动量Ke（壁厚差），导致无法满足两滚道偏心不超过2μm的精度要求。

图1 轴承外圈结构示意图Fig.1 Structure diagram of bearing outer ring

2 初拟定外圈磨加工流程

根据产品特点初拟定外圈磨加工方法为二次循环、一次稳定的工艺路线，即先集中完成所有表面的粗磨工序，然后进行消除磨削应力的补充回火（稳定），再进行终磨循环，以减少磨削应力对产品精度的影响。磨削工艺流程为：均磨两端面→终磨端面→粗磨外圆→粗磨外圈内孔→粗磨挡边→粗磨外滚道→稳定处理→清理油沟、油孔→终磨外圆→终磨外滚道→终磨挡边→终磨外圈内孔→光饰→粗、精研外滚道→退磁、清洗、提交。

磨削加工设备：平面磨削使用M7475B磨床、粗磨外圆使用M1083外圆无心磨床、终磨外圆使用H123C带往复切入式外圆磨床、挡边磨削使用3MZ1420A磨床、滚道磨削使用3MK2016。外圈加工的难点主要是挡边的磨削和滚道精度的保证。

3 存在的问题及解决措施

在外圈试加工过程中发现，必须严格控制作为定位基准的端面及外径的精度，否则磨削外滚道时会造成滚道壁厚差及两滚道同轴度超差。

3.1 外径精度超差

原因分析：M1083外圆无心磨床的磨削区长为150 mm，再去掉前、后引导部分，磨削区较短，导致工件磨削不充分，工件外径中间部分出现0.05～0.08 mm的凹心。

改进措施：采用H123C外圆无心磨床，电磁无心夹具，往复振荡切入式磨削，对工件进行单机精磨外径，提高外径精度。

3.2 挡边磨削问题

3.2.1 砂轮无法磨削到位

挡边在3MZ1420A磨床加工时，由于挡边位置高，常规的砂轮接杆无法磨削到挡边内侧。重新设计了长度120mm、直径φ30mm的加长、加粗砂轮接杆，保证了磨削时不发生振颤；并选用了磨削性能优良的CBN 60×10×10 80/100碗形金刚石砂轮。

3.2.2 挡边纵向磨削位置难以确定

原因分析：磨削挡边确定砂轮纵向磨削位置时，由于挡边位置高，位于孔的另一侧，人工难以观察到磨削区，磨削时需要不断试车，调整费时。

解决措施：预先测量工件端面到内侧挡边的距离，据此设置机床挡铁位置，确定砂轮到胎垫（端面支承）的径向尺寸，即得到砂轮磨削挡边的位置。最后装上工件进行微调即可，缩短了调整时间。并在终磨挡边后增加CBN320光磨挡边工序，进一步提高挡边表面质量。

3.2.3 挡边出现磨削烧伤

磨削位置深，加工时外部的冷却液不易进入孔内磨削区，导致产生磨削烧伤。改进后在设备上增加内冷却水管，直接喷射到磨削区，提高了冷却效果，避免烧伤。

3.3 滚道精度超差

原因分析：由于外圈宽度超出了通常专用轴承套圈滚道磨削设备的纵向行程，无法在同一端面下同时加工两滚道，只能加工完成一个滚道后，再以另一端面作为定位面，磨削另一滚道，重复定位磨削后导致两滚道同轴度超差。这主要是因为两端面宽度变动量VCs（平行差）大，磨削外径面时，以基面定位，保证了外圈外表面对基面端面的垂直度SD（垂直差），但无法保证非基面对外径的垂直差；另一方向，滚道宽，磨削面积大，一次磨削的磨削量过大，也影响套圈精度。

解决措施：使用H123C磨削外圈外径面后，用砂轮侧面靠磨工件另一非标准端面，使两端面平行差控制在2μm以内，提高两端面对外径面的垂直差；同时增加细磨滚道工序，保证磨削滚道的精度。

4 优化后的磨削加工工艺流程

通过提高滚道磨削的定位基准端面及外径面精度，以保证外圈滚道精度；另外，从设备工装及冷却方面进行改进，逐步摸索出设备调整对车的经验，解决了先前出现的精度超差问题，提高产品质量及加工效率。优化后的外圈磨削工艺流程为：均磨两端面→终磨平面→粗磨外圆→粗磨外圈内孔→粗磨挡边→粗磨外滚道→稳定处理→清理油沟、油孔→细、终磨外圆→修磨非基面→终磨挡边→细、终磨外滚道→酸洗→除氢→光磨挡边→终磨外圈内孔→光饰→粗、精研外滚道→退磁、清洗、提交。