角接觸球軸承鎖口的設計改進及工藝實現

趙榮多

(中山市盈科軸承制造有限公司，廣東 中山 528437)

符號說明

ae——外圈溝道位置

c——柱面寬度

C——外圈寬度

di——內圈溝道直徑

De——外圈溝道直徑

Dw——鋼球直徑

D3——鎖口直徑

D4——斜擋邊上距非基準端面測高點H處的直徑

D5——斜擋邊上與測高點H處間距h的直徑

h——斜擋邊上與測高點H處的間距

H——斜擋邊上距非基準端面測高點

M——鎖口至測高點H處的距離

N——鎖口至溝道中心的距離

Re——外圈溝曲率半徑

t——鎖量

θ——斜擋邊角度

Δae——外圈溝道位置加工誤差

ΔC——外圈寬度加工誤差

ΔD3——鎖口直徑累計誤差

ΔDe——外圈溝道直徑加工誤差

ΔRe——外圈溝曲率半徑加工誤差

1 角接觸球軸承鎖口分析

圖1 鎖口示意圖

圖2 鎖口直徑的間接測量方法

圖3 鎖口直徑在溝道超精前、后的變化

2 鎖口直徑誤差分析

間接測量鎖口直徑，由圖2可知

D3=D4-2Mtanθ，

(1)

M=C-ae-H-N，

(2)

(3)

(4)

D3的誤差與C，ae，Re，De，D4，D5，h，H相關，其中D4，D5，h，H的誤差屬于測量誤差，可忽略；C，ae，Re，De為加工誤差，屬于工藝控制誤差，是構成D3誤差的主要因素。D3與ae，Re成正比關系，與C，De成反比關系，H，h，D4，D5不變，由(1)～(3)式可得

D3max-D3min=2[Cmax-Cmin+aemax-aemin+

(5)

近似得到鎖口直徑D3的累積誤差ΔD3為

ΔD3≈2(ΔC+Δae+ΔRe+ΔDe/2)tanθ，

(6)

即鎖口直徑誤差為C，ae，Re，De加工誤差的累積誤差，并且隨斜擋邊角度θ的增大而增加。

Δt=(ΔD3+ΔDe)/2=0.027>0.01 mm，

說明實際加工的鎖量t的誤差不滿足設計要求。

3 鎖口的設計改進

為了能夠精確控制鎖量，對鎖口處尖角進行設計改進，改進后鎖口如圖4所示。(1)將鎖口的形狀由尖角改為柱面，當斜擋邊角度θ=0時，鎖口直徑誤差不受C，ae，Re，De加工誤差的影響。不僅可以直接測量鎖口直徑，而且使斜擋邊與溝道相交處尖角進一步鈍化,從而減少了合套時對鋼球的磕碰[2]；(2)柱面寬度c依據軸承類型和尺寸可在0.5～3 mm之間選擇。

圖4 改進鎖口示意圖

4 工藝實現方法

改進鎖口后使溝道與斜擋邊相交點由尖角變成柱面，外圈的一般加工工藝路線為：磨兩端面→細磨外徑面→磨引導擋邊→磨溝道→磨鎖口→磨斜擋邊→超精溝道→精磨外徑面。由于磨削柱面鎖口時，砂輪離溝道底部的距離較近，容易擦傷溝道，加工時機床的調整難度較大。因此，采用復合磨削技術，高精度金剛石滾輪修整砂輪，實現了引導擋邊、溝道、鎖口和斜擋邊的一次性復合磨削，鎖口尺寸精度和磨削效率均得以提高。改進后的工藝路線為：磨兩端面→細磨外徑面→磨引導擋邊、溝道、鎖口、斜擋邊→超精溝道→精磨外徑面。

5 結束語

通過對角接觸球軸承鎖口和鎖口直徑誤差的分析，將鎖口由尖角改為柱面，消除了加工誤差的影響，實現了鎖口直徑的直接測量；通過采用復合磨削工藝，實現了引導擋邊、溝道、鎖口及斜擋邊的一次性復合磨削。改進結構和工藝方法后，減少了合套時鎖口對鋼球的磕碰，避免了磨削鎖口時擦傷溝道，磨削效率大大提高。