柳楓，王龍杰，李苗苗

(瓦房店軸承股份有限公司，大連 116300)

特大型調(diào)心滾子軸承原合套工藝主要按保持架加工批次確定裝配公差，即不論內(nèi)、外圈只能有一種套圈進(jìn)入裝配間，另一種套圈在過程間等待，當(dāng)保持架和滾子都進(jìn)入裝配間后，過程間方可進(jìn)行套圈的滾道加工；并且首件成品套圈必須先試驗合套，確認(rèn)游隙合格后，單件確定裝配公差；同一規(guī)格保持架、不同加工批次，需設(shè)定不同的裝配公差，否則易造成游隙過小(可返修)或過大(松套)。故裝配難度大，而且容易造成當(dāng)期產(chǎn)品掉隊，無法結(jié)束品種，補(bǔ)料不及時更造成產(chǎn)品拖期，嚴(yán)重降低過程間生產(chǎn)能力；當(dāng)月末零配件進(jìn)廠時，很多產(chǎn)品因等待裝配公差而集中在幾臺機(jī)床上加工，大批產(chǎn)品加工因周期短無法快速完成，于是形成突擊生產(chǎn)、突擊裝配現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮。

隨著國內(nèi)軸承企業(yè)技術(shù)改造步伐的不斷加快，越來越多的國際先進(jìn)磨加工設(shè)備得到運(yùn)用，隨著軸承零件磨加工設(shè)備自動化程度及精度的不斷提高，為部分軸承型號推行全互換合套工藝創(chuàng)造了條件。下文以240/600/W33特大型調(diào)心滾子軸承為例對全互換合套工藝進(jìn)行闡述。

1 可行性分析

全互換合套是將徑向游隙公差合理分配到外滾道、內(nèi)滾道和滾子直徑尺寸上，按分配后偏差加工出批量的內(nèi)、外圈和滾子，進(jìn)行任意組合裝配，其游隙值都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

240/600/W33軸承的基本組徑向游隙要求為0.31～0.48 mm，游隙公差為0.17 mm，因此，將0.17 mm公差分配為：外滾道直徑尺寸公差0.07 mm，內(nèi)滾道直徑尺寸公差0.06 mm，滾子直徑尺寸公差0.02 mm。參考產(chǎn)品圖紙，確定出內(nèi)、外圈滾道及滾子直徑尺寸上、下偏差如圖1所示。

實現(xiàn)全互換合套的關(guān)鍵是實際加工出的內(nèi)、外滾道及滾子直徑尺寸偏差能否滿足按徑向游隙公差確定出的內(nèi)、外滾道及滾子直徑尺寸偏差。內(nèi)、外滾道直徑尺寸公差0.06 mm和0.07 mm與相同尺寸段的內(nèi)、外徑標(biāo)準(zhǔn)要求的尺寸公差基本相同，在落地磨床TM1500上加工有一定困難，但在數(shù)控立式磨床上加工比較容易保證。滾子直徑尺寸公差0.02 mm，在現(xiàn)有的M1080等磨床上加工也能夠保證，所以特大型調(diào)心滾子軸承實現(xiàn)全互換理論合套是可行的。

圖1 內(nèi)、外圈及滾子尺寸結(jié)構(gòu)

2 存在的問題

特大型調(diào)心滾子軸承推行全互換合套工藝還存在諸多問題。

(1)外滾道采用范成法磨削，接觸面積大，冷卻效果不好，溫升大，所以滾道直徑尺寸離散度大，難以控制。但范成法成形磨削滾道曲率半徑比較規(guī)范，位置相對好控制。

(2)內(nèi)圈寬度尺寸離散性較大，以兩端面定位磨削內(nèi)滾道時滾道位置存在誤差，端面寬度尺寸離散性越大，內(nèi)滾道位置誤差越大。

(3)由于球基面加工精度低，導(dǎo)致滾子曲率半徑不達(dá)標(biāo)，滾子實際輪廓與理論有偏差。

(4)由于T68等手動設(shè)備的調(diào)整差異，重復(fù)定位誤差，兜孔中心距、兜孔角度的對刀點差異，以及刀具磨損不及時更換等原因，造成保持架兜孔中心距偏移，兜孔角度不準(zhǔn)，兜孔深度尺寸偏差及相互差較大，兜孔直徑散差大等現(xiàn)象。導(dǎo)致相同的套圈和滾子裝用不同批次保持架而形成不同的游隙，如241/750CAK30/C3W33軸承試驗合套兩個班次加工的保持架，結(jié)果形成0.20 mm的游隙差異。

由于鑄銅毛坯無時效處理，進(jìn)刀量大(尤其是鏜孔工序)，運(yùn)輸中的磕碰等原因引起保持架變形，導(dǎo)致各個兜孔的中心距不一，使整套軸承在圓周方向的位置游隙不一，造成旋轉(zhuǎn)不靈活。

3 解決措施

3.1 滾道終加工工藝留量確定

依據(jù)設(shè)備實際加工質(zhì)量狀況，在數(shù)控立式磨床上修正圓度、壁厚、滾道位置、滾道曲率等誤差所需的最小留量，以降低磨削熱，更好地控制尺寸離散度，確定滾道終加工留量。重新確定工件轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速、砂輪進(jìn)給速度和砂輪參數(shù)(磨料、硬度、粒度等)等直接影響滾道加工精度的工藝參數(shù)。

3.2 終加工工序尺寸公差的控制

3.2.1 端面磨削

以D≤700 mm為例，采用雙端面磨床磨削套圈端面，套圈端面寬度尺寸偏差常規(guī)產(chǎn)品可控制為0～-30 μm，超輕、特輕系列產(chǎn)品可控制為0～-50μm，極大減小了調(diào)心滾子軸承套圈寬度尺寸離散性；套圈端面寬度平行差常規(guī)產(chǎn)品可控制在5 μm以內(nèi)，超輕、特輕系列產(chǎn)品可控制在10 μm以內(nèi)，進(jìn)一步提高后工序的定位基準(zhǔn)精度，為全互換合套奠定基礎(chǔ)。

3.2.2 外滾道加工

考慮到外滾道加工時砂輪與套圈接觸面積大，溫升大，導(dǎo)致尺寸控制較難，因此，先采用硬車加工，保留細(xì)磨工序足以修正前工序圓度、滾道位置、壁厚、滾道曲率等偏差的最小留量，滾道終加工采用范成法磨削，提高滾道尺寸可控性。

3.2.3 內(nèi)滾道加工

直接采用硬車代替粗磨加工，保留細(xì)磨工序的最小留量。內(nèi)滾道終加工采用數(shù)控立式磨床，一次定位加工兩滾道，提高滾道尺寸精度和兩滾道相互差。

3.2.4 保持架質(zhì)量控制

采用加工中心或大型落地數(shù)控鏜銑設(shè)備加工保持架，消除設(shè)備原因造成的保持架兜孔角度、直徑、兜孔深度及保持架中心距等加工誤差。對澆鑄或粗車后的銅坯進(jìn)行人工時效處理，盡可能消除車、鏜等工序材料的應(yīng)力釋放造成的保持架變形。對成品保持架采用托盤加纏包或?qū)Ｓ孟溥M(jìn)行運(yùn)輸，減小保持架在運(yùn)輸中由于磕碰而變形。

4 實施方案與最終效果

4.1 實施方案

選取30套240/600/W33調(diào)心滾子軸承進(jìn)行全互換合套試驗，具體方案如下：

(1)粗磨工序結(jié)束后，由指定檢查員選取內(nèi)、外圈各30件對平面、內(nèi)徑、外徑、滾道進(jìn)行檢測，記錄各部位尺寸及幾何精度，并單獨移動進(jìn)行附加回火。

(2)細(xì)磨端面工序在M7475B設(shè)備上采用對稱磨削，套圈端面寬度尺寸公差要求控制在50 μm以內(nèi)，平行差控制在15 μm以內(nèi)。由檢查員在內(nèi)、外圈端面上分別采用LH-1～LH-30 順序編號，按編號記錄套圈寬度尺寸偏差及平行差。

(3)內(nèi)、外徑細(xì)磨加工采用數(shù)控立式磨床MKW28100，加工精度必須達(dá)到磨加工工藝卡片的規(guī)定，并記錄數(shù)據(jù)。

(4)外滾道磨削采用立式數(shù)控磨床ROPC200N，在不考慮保持架影響的前提下，外滾道直徑尺寸公差控制在50 μm以內(nèi)，其余加工精度必須達(dá)到磨加工工藝卡片的規(guī)定，并記錄數(shù)據(jù)。

(5)內(nèi)滾道磨削采用立式數(shù)控磨床RVU1250/125，在不考慮保持架影響的前提下，內(nèi)滾道直徑尺寸公差控制在60 μm以內(nèi)，兩滾道相互差和同軸度控制在20 μm以內(nèi)，其余加工精度必須達(dá)到磨加工工藝卡片的規(guī)定，并記錄數(shù)據(jù)。

(6)為檢驗工序間內(nèi)、外滾道尺寸及幾何精度測量的準(zhǔn)確性，采用三坐標(biāo)測量儀對內(nèi)、外圈各15件進(jìn)行最終復(fù)檢，并記錄數(shù)據(jù)。

(7)合套采用的30組滾子直徑尺寸公差為0～-0.02 mm，分組差為3 μm。

(8)合套的30組保持架尺寸采用三坐標(biāo)測量儀測量各部位尺寸及幾何精度，作為合套的參考數(shù)據(jù)。

4.2 最終效果

按全互換合套工藝要求，加工出240/600/W33軸承的套圈、滾子與保持架，進(jìn)入裝配間后將內(nèi)、外圈和滾子任意組合進(jìn)行裝配，其理論游隙值與實際檢測游隙值見表1。

由表中數(shù)據(jù)可以看出，實際游隙檢測值為0.34～0.43 mm，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可見，特大型調(diào)心滾子軸承實行全互換合套的工藝是可行的，已經(jīng)開始全面推廣應(yīng)用。

表1 240/600/W33軸承理論游隙值與實際檢測游隙值