劉 濤，姚淑敏

（1.哈爾濱軸承配件有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱軸承配件有限公司 車工分廠 ，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

軸承套圈溝道的精研工藝是一種先進(jìn)的表面光整方法，經(jīng)過(guò)精研加工的軸承套圈，能降低溝道的波紋度、粗糙度并提高幾何精度，使組裝后的軸承成品的回轉(zhuǎn)精度有所提高，噪音得到降低，產(chǎn)品的壽命也得以增加，適應(yīng)用戶對(duì)軸承質(zhì)量要求的不斷提高。

2 支承滾杠的使用情況

用于球軸承溝道精研的精研機(jī)為六頭和四頭精研機(jī)兩種。工件的支承定位部分結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

滾杠為支承和傳動(dòng)元件。為保證工件在滾杠上面穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，兩滾杠保持平行和水平安裝。工件與滾杠在夾角α=150°處接觸，送料裝置用于上下料和定位。工件靠油石R面軸向定位，這種支承和定位機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)整和操作比較方便。其中滾杠的質(zhì)量是影響工件精研狀態(tài)的重要部件。

根據(jù)支承滾杠的作用，它必須具備下述功能。

圖1 套圈內(nèi)溝精研示意圖

（1）可靠傳遞動(dòng)力，使?jié)L杠勻速旋轉(zhuǎn)。

（2）保證工件有較高的定位精度。

（3）保證工件平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

上述要求，可以在設(shè)計(jì)與制造中得到保證，但是，使用中滾杠對(duì)套圈的定位表面影響比較大。滾杠的定位表面與工件表面相互摩擦容易磨損。

軸承套圈精研時(shí)滾杠的工作狀態(tài)如下。

（1）承受工件的壓力，其中油石對(duì)工件的壓力為5kg左右，還有工件的重量1kg左右。

滾杠受力情況見(jiàn)圖 2 所示。

工件與滾杠接觸部分的正壓力為：

F=P/2/sinβ°=3kg／0.2588=11.6 kg

圖2 滾杠受力情況 圖 3 6201-2RS1尺寸簡(jiǎn)圖

以6222-2RS1內(nèi)套為例（見(jiàn)圖 3），工件與滾杠接觸部分的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，L=4mm左右，則單位長(zhǎng)度上的壓力為P'。

P'=F/L=11.6 kg ／4mm=2.9 kg／mm，

工件與滾杠是兩個(gè)圓柱面相切接觸，理想條件是線接觸，單位面積的壓力就比較大了。

（2）滾杠一方面要以2 000r／min驅(qū)動(dòng)軸承套圈平穩(wěn)高速旋轉(zhuǎn)，另一方面要求承受油石正壓力和高速回轉(zhuǎn)時(shí)的離心力合力的交變作用。

（3）精研過(guò)程脫落的油石微粒對(duì)滾杠表面的研磨作用。

工件與滾杠接觸面越小，單位面積壓力越大，滾杠表面磨損越快。對(duì)于帶密封的向心球軸承內(nèi)套，其外徑不僅是帶有臺(tái)階，如圖 3 所示，使工件與滾杠接觸面減小，而且精研時(shí)因?yàn)檩S向串動(dòng)，有時(shí)形成刮研狀態(tài)，加速了滾杠表面的磨損，當(dāng)滾杠定位表面出現(xiàn)表面缺陷后，定位表面徑向跳動(dòng)量增大，工件不能在滾杠上平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，從而使精研質(zhì)量受到破壞，粗糙度和波紋度達(dá)不到工藝要求。

為了提高滾杠表面的耐磨性，采用表面鍍鉻的方法，在滾杠表面鍍0.1—0.15mm的鉻層。但是耐磨性仍然不能滿足使用要求。鍍鉻滾杠見(jiàn)圖 4 所示。滾杠鍍鉻后對(duì)六頭精研機(jī)統(tǒng)計(jì)情況如下：

（1）滾杠磨損相當(dāng)快，用于精研內(nèi)套的滾杠一般用30班次左右就需更換，如果精研帶密封的軸承內(nèi)套，滾杠壽命最低時(shí)只用不到20班次。

（2）工件溝道精研質(zhì)量不穩(wěn)定，一次交檢合格率只有65%—70%，精研后溝道光潔度為Ra0.10—0.08μm。

（3）由于滾杠更換頻繁，生產(chǎn)效率也受到不良影響。

3 研制方案的提出和比較

從精研滾杠的功能、技術(shù)要求和使用情況的分析中，可以看出影響工件精研狀態(tài)和精研效率的主要因素是滾杠支承工件部分的表面磨損。為提高滾杠工作表面抗磨損能力，曾經(jīng)做過(guò)如下改進(jìn)。

（1）滾杠整體噴焊，取消鍍鉻層。采用氧乙炔噴焊新工藝，噴熔在工作表面上薄薄一層耐磨合金COF～TC，它的優(yōu)點(diǎn)是：焊層類似鎢鈷合金，具有硬度高，抗壓強(qiáng)度高，抗腐蝕等性能；缺點(diǎn)是：這種細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的滾杠在高溫噴熔過(guò)程中變形量大，內(nèi)應(yīng)力大，噴焊技術(shù)要求高，質(zhì)量不易控制，只要一個(gè)臺(tái)階噴焊質(zhì)量不合格，就導(dǎo)致整根滾杠報(bào)廢。

（2）滾杠局部噴焊，即工作表面噴焊，稱為組合滾杠，主要為克服滾杠整體噴焊的缺點(diǎn)，但是焊層的質(zhì)量不易控制。

（3）在滾杠工作表面加裝硬質(zhì)合金套筒，形成硬質(zhì)臺(tái)金組合滾杠，其優(yōu)點(diǎn)是：（1）硬質(zhì)合金的質(zhì)量比較穩(wěn)定，耐磨性高。（2）節(jié)省一道噴焊工序，加工比較容易；缺點(diǎn)：（1）硬質(zhì)合金必須外購(gòu)，單價(jià)比較高。（2）硬質(zhì)合金經(jīng)磨損后不能修復(fù)。

采用價(jià)值工程的功能評(píng)價(jià)方法，對(duì)上述3種改進(jìn)方案及鍍鉻方案從壽命、工藝性、成本、材料用量、使用可靠性等方面給予定量的描述。

表1 采用價(jià)值工程方法對(duì)四中加工方法的評(píng)價(jià)

“直接打分法”的原則是性能最佳者給最高分(10分)，特別差時(shí)給（1分)，參加評(píng)價(jià)者必須經(jīng)驗(yàn)豐富，從評(píng)分結(jié)果看硬質(zhì)合金組合滾杠是最佳方案了。

圖5 硬質(zhì)合金組合滾杠

4 硬質(zhì)合金組合滾杠的優(yōu)點(diǎn)

（1）滾杠壽命提高了，原內(nèi)套精研用的鍍鉻滾杠只能用兩周左右，采用硬質(zhì)合金組合滾杠可以用兩年以上，因?yàn)楫?dāng)硬質(zhì)合金套磨損后，可以更換繼續(xù)使用，延長(zhǎng)了滾杠的壽命。

（2）溝道精研質(zhì)量提高了，精研合格率提高了，根據(jù)兩機(jī)臺(tái)抽檢比較，精研交檢合格率由70%提高到90%。

（3）產(chǎn)品溝道粗糙度Ra由0.10.～0.125μm降低到 0.063～0.08μm。

（4）節(jié)省了80%的滾杠和因更換滾杠硬質(zhì)合金套而消耗的軸承，由兩周換一次增加到3—6個(gè)月一次。因拆卸滾杠而停工次數(shù)減少80%，提高了工時(shí)利用率。

（5）減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）由于滾杠質(zhì)量穩(wěn)定，壽命高，油石消耗也減少了。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，硬質(zhì)合金組合滾杠的采用和推廣，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。