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精密角接觸球軸承內圈溝道磨削的4種方法對比

發布時間：2023-06-15

李獻會

軸承套圈加工仍以磨削精加工模式為主，磨削加工勞動量占總勞動量的60%以上。精密軸承（通常指公差等級為P4以上）的磨削加工所占比例更大，磨削加工工序也關鍵。套圈溝道為工作部位，其精度直接影響軸承的旋轉精度、振動噪聲、疲勞壽命等，因此溝道加工尤為重要。軸承內圈溝道磨削加工有多種方法，各種加工方法有不同的適用范圍和加工特點，如何根據軸承特點正確選取加工方法以高精度、高效率、低成本地完成加工是一道難題。下面介紹精密角接觸球軸承內圈溝道的4種磨削方法（支內圈外徑面磨溝、支內溝道磨溝、支內徑面磨溝和逃逸法磨溝），對比各自的特點。

1、角接觸球軸承內圈磨削工藝路線

為保證軸承加工精度，軸承零件加工采用多循環的方法，精密角接觸軸承的加工循環次數甚至達到3遍以上。一般來說，公差等級P4以上角接觸球軸承內圈磨削加工至少需要粗磨、細磨2次循環才能滿足精度要求，其中溝道加工需要超精或拋光。軸承內圈磨加工基本路線為：端面→內圈外徑面（簡稱內外徑）→內溝道→內徑面（簡稱內徑）。端面、內外徑或內溝道為加工基準面，精度要求較高，是保證后工序加工精度的基礎。

磨削加工工藝路線的制定需綜合考慮設備能力、產品特點、質量穩定性、加工基準的確定等，不同的磨削方式采用不同的工藝路線。圖1所示為以內外徑或內徑為基準時的內圈磨削工藝路線，圖中帶有括號的工序為“非必需工序”，如支內徑磨溝無需細磨內外徑和精研內外徑，而支內外徑磨溝需要這2道工序。套圈磨削在多循環之間要進行熱處理（常為低溫回火），去除附加應力，促使組織穩定，防止套圈尺寸和精度發生變化。

圖1 精密角接觸球軸承磨削加工兩循環工藝路線

2、角接觸球軸承內溝常用磨削方法

2.1 支內外徑磨溝

支內外徑磨溝是一種常用的軸承內溝磨加工方法，其原理如圖2所示。一般采用電磁無心夾具。支承點采用硬質合金，選用2個，并成一定角度，分別處于夾具的第3和第4象限。調整支承時要保證工件中心與夾具中心存在一定偏心量e，并使工件中心處于夾具第4象限。磨加工過程中，夾具轉動帶動工件做勻速轉動，工件受支承的限位作用，并且工件與夾具存在一定偏心，套圈可以平穩旋轉。砂輪在磨加工前需要進行修形，利用金剛筆將砂輪外緣修整成需要的形狀。砂輪對工件進行外切磨削，外切磨削的特點是砂輪的外徑大，線速度高，磨削效率高。磨削方向與工件旋轉方向相同。

圖2 支內外徑磨溝原理圖

加工特點：1）采用外切磨削，磨削效率高；2）以內外徑為磨削基準，對內外徑精度要求高；3）溝道加工精度一般。

2.2 支內溝磨溝

支內溝磨溝原理如圖3所示，這種加工方式表面看與支內外徑磨溝相似，但加工原理大為不同。支內溝磨溝以內溝道為支承對象，內溝道既為基準面也為磨削面，加工過程中無需考慮內外徑精度，且溝道磨削精度可大大提升。此外，后序加工內徑面時，仍采用支承內溝的方式，可以有效保證內徑面精度。磨削方式仍采用外切磨削，加工效率高。支承所處位置和工件偏心與支內外徑磨溝相同。

圖3 支內溝磨溝原理圖

加工特點：1）加工精度較高，尤其表現在內圈溝道與內孔的厚度變動量Ki（壁厚差）上；2）外切式磨削，磨削效率高；3）采用支內溝磨溝工藝時，省去了內圈擋邊外徑磨削工序，節省了工時。

2.3 支內徑磨溝

支內徑磨溝原理如圖4所示，其采用前、后2個支承分別支承工件內徑面上，工件中心處于夾具第4象限，前、后支承使工件中心與砂輪中心基本處于同一水平面上，工件直接承受砂輪進給的切削力。這種加工方式以內徑面為基準，溝道精度由內徑精度保證，而內徑的加工以內外徑為基準，因此對內外徑加工要求極高。磨削中需嚴格控制進給量，進給量過大，超過工件的變形抗力時，易導致工件產生變形，造成工件尺寸、圓度等精度很難控制。

圖4 支內徑磨溝原理圖

加工特點：1）對前工序內外徑、內徑精度要求極高；2）對操作者技能要求高；3）生產效率不高。

2.4 逃逸法磨溝

逃逸法磨削內溝是一種非限位式磨削方法，原理如圖5所示。前支承為內支承，偏心處于第1象限，后支承為外支承，偏心處于第4 象限，兩支承夾角β= 30°～45°。砂輪進給磨削工件時，若切削力超過電磁無心夾具的夾持力，工件將脫離第4 象限的外支承。隨著磨削力的減小，工件又回落至外支承進行正常磨削。如此重復，直至磨削到所要求的尺寸。

圖5 逃逸法磨溝原理圖

加工特點：1）對前工序內外徑、內徑精度要求高；2）適用于薄壁系列軸承磨削；3）工件加工變形量小；4）生產效率不高。

3、結論

通過具體的加工試驗進行精度和效率的對比分析，得出結論：

1）精密軸承套圈磨加工采用多循環加工方式，可以降低磨削加工應力，減小變形量，提升加工精度。

2）常規精密球軸承內溝磨削宜采用支內溝磨溝方法，可以保證內溝磨削精度，內外徑只進行一次磨削加工就能滿足設計精度，避免了多循環加工，減少了加工工序，工作效率提高。

3）對于薄壁系列和特殊精度要求的精密球軸承內溝加工，可選用逃逸法磨內溝，雖然加工效率略低，但加工精度高，廢品率低。

內容節選自《軸承》

（來源：軸承雜志社）

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