金文胜，王旭刚，林爱，刘燕

（中国航发哈尔滨轴承有限公司 质量管理部，哈尔滨 150027）

1 研究背景

某型圆柱滚子轴承的套圈如图1所示，其挡边非常窄（最大宽度仅2 mm）且挡边负背角α小于2°（公差为 ±5′～±30′），采用常规的轮廓仪或三坐标测量仪进行测量时测头会撞到滚道，无法直接获取负背角的测量结果，而负背角的准确测量影响着滚子装配时的定位准确与否。因此，针对窄挡边负背角的批量快速测量需求，提出了一种新的测量方法。

图1 圆柱滚子轴承套圈示意图Fig.1 Diagram of rings of cylindrical roller bearing

2 测量方法

如图2所示，要测量负背角α，就必须得到窄挡边从点A到点B的水平距离L和垂直距离H，从而间接计算获得负背角α。

图2 测量原理示意图Fig.2 Diagram of measuring principle

根据上述测量原理，设计了一套利用量块、平板、正弦尺、磁力表架和千分表进行窄挡边负背角测量的方案，如图3所示。

图3 测量方法示意图Fig.3 Diagram of measuring method

具体测量步骤为：1）去掉被测工件表面上的毛刺并用绸布清理被测表面上的灰尘，将被测工件放在平台上合温，等待测量；2）将正弦尺放在平板上，再将被测工件平放在正弦尺上，在被测工件的最大直径方向上加一块小于挡边宽度的量块，然后将千分表放在磁力表架上，使表尖位于挡边边缘，读出其在A点的示值；3）拿掉放在被测工件最大直径方向的量块，用手推动被测工件，使其沿被测工件最大直径方向靠到正弦尺的挡板上，读出其在B点的示值；4）用A点的示值减去B点的示值即为挡边在去掉量块时所下降的垂直高度H，而表尖从A点到B点的水平距离L即量块的高度，从而得到窄挡边的负位角α＝arctan（H／L）。

3 不确定度分析

4 实例验证

由于目前还没有直接测量圆柱滚子轴承套圈窄挡边小角度负背角的方法，因此分别加工了3个不带挡边的套圈（图4），套圈的一个端面加工成斜平面，通过测量套圈2个端面所成的角度间接获得负背角，通过与三坐标测量结果的对比，验证上述方法的正确性。

图4 被测工件示意图Fig.4 Diagram of measured piece

3组测量结果见表1，其中对样件公差满足25′±20′的工件进行了测量不确定度分析。

表1 测量结果Tab.1 Measuring result

采用En值方法对测量结果进行分析，测量审核满意度判定为

式中：R为文中方法给出的测量值，R＝32′；R0为三坐标给出的参考值，R0＝33′。计算得 En＝0.67≤1，判定为满意，说明该方法满足所申请的检测能力验证。

5 结束语

通过创新测量手段，采用非常规的方法解决了轴承窄挡边小角度负背角在线快速测量的需求，测量挡边小于2 mm，角度小于1°的轴承套圈负背角时，测量不确定度为1′13″，能够满足测量公差±5′的测量需求，并通过了试验验证，证明该方法准确、简便、快速，便于推广。