CA型调心滚子轴承内圈小挡边宽度测量方法的改进
2012-07-20赵慧敏王国平王东利黄俊锋
赵慧敏，王国平，王东利，黄俊锋
(洛阳LYC轴承有限公司a.东升公司；b.大型轴承厂，河南 洛阳 471039)
符号说明
a——滚道曲率ri中心至内圈端面的距离
ai——滚道与接触线交点至端面的距离
b——内圈内外径宽度
B——内圈宽度
di——滚道直径
D1——滚道素线与小挡边素线交点处直径
D2——小挡边外径
D3——标准件窄端面外径
D4——标准件宽端面外径
h——小挡边素线与外径交点到端面的距离
H——小挡边宽度
L——滚道曲率ri中心至内圈中心的距离
ri——滚道曲率
α——小挡边角度
1 存在的问题
CA型是调心滚子轴承常见的一种基本结构，内圈有2个对称小挡边，运行中隔圈引导实体保持架。在内圈小挡边磨工工序，通常采用数控磨床定程磨削法加工，经常发生批量性小挡边斜面磨加工余量偏大或偏小。余量偏大时，直接影响挡边的生产效率，加工滚道时会出现砂轮碰撞挡边的现象；余量偏小时，挡边尺寸可以达到工艺要求，但挡边表面局部有黑皮，由于外观不合格而成为废品。
2 原因分析
取5个型号轴承的内圈车工件各50件，采用车工样板进行测量，结果见表1。由表1可以看出，挡边车加工交检合格率可达94%，达到抽样的交检合格率标准(90%)要求，从理论上说明车挡边工序符合工艺要求，因此需分析实际加工过程。通常车挡边工序是在C7632，C7620车床上进行，滚道和挡边工序合并同时加工，2个工序紧密关联。下面具体分析车加工挡边及滚道的计算与测量。
表1 样板测量余量统计表
图1为内圈车加工示意图。由图1可知，实际加工挡边时,小挡边宽度H无法直接测量，通常是通过对h的控制间接保证,两者关系为h=H-(D2-D1)tanα/2。在编制工艺时，通常根据内径大小确定h的公差，一般为+0.10～0.20 mm。测量h与α时采用车加工样板测量，样板一边为过(即h的最大尺寸)，一边为止(即h的最小尺寸)，用样板紧靠内圈基准端面，只要定性测量达到要求即可视为合格。也就是说，在车加工中，如果用样板测量没有达到要求，就需要返修或报废。而h与D1，D2和α均相关联，为此对这3个相关联因素逐一研究分析。
图1 内圈车加工示意图
2.1 D1公差的影响
2.1.1a，ai和L对D1公差的影响
在加工滚道位置时，同样可以用滚道标准件定量进行精确测量，要求比较严格，与磨加工工序要求一样，而在磨加工工序时很少发现车工滚道位置偏的现象，因此这几项相对来说影响比较小。
2.1.2ri对D1公差的影响
根据产品设计图纸确定工艺曲率ri公差为+0.10～0.30 mm，在C7620，C7632上用成形刀具车削加工滚道，而刀具的刃磨通常凭工人经验在砂轮上修磨，很难保证滚道曲率ri。用样板通过透隙法测量，也是一种比较粗略的测量方法，同样很难保证ri，会造成ri偏大或偏小，直接影响D1公差，并最终影响h的尺寸。
2.2 D2公差的影响
通常,小挡边外径D2尺寸上偏差为“0”，下偏差范围为-0.25～-0.2 mm。测量时通过专用外径标准件测量，工序间100%检查，完全可以保证其尺寸。但D2公差比较大，很难保证h的公差为+0.10～0.20mm。
2.3 α的影响
在加工小挡边时，用样板通过透隙法测量角度，至少达到60%接触可视为合格。相对来说，α公差比较大，因而，实际换算造成挡边h尺寸误差更大。
通过对D1，D2和α研究与分析，发现3种因素对小挡边h有累积理论误差和加工误差，通过对h的控制来间接保证H的方法不科学且误差大。为此，需要改进测量方法以保证小挡边宽度H。
3 测量方法的改进
根据此类轴承内圈的结构特点，为尽量避免上述3因素造成的累积叠加误差，设计了一种专用的测量标准件(图2)，通过与此标准件的比对，既可以保证小挡边宽度H的公差，也能保证α。
图2 小挡边标准件
标准件窄、宽面外径分别为D3=D1，D4=D2，内径d=D1-(20～25) mm，宽度C=(B-b)/2，计算时取整。
采用改进后的专用标准件测量车加工件时，需要2块表进行精确测量，其中百分表靠近滚道处，测量小挡边宽度H；千分表靠近小挡边外径处，测量α，保证角度。减小了对小挡边宽度尺寸测量的误差，更精确地保证了挡边的尺寸，而且很容易达到小挡边车加工厚度公差+0.10～0.20 mm。
用标准件对前述5个型号的车加工件分别抽样50件并逐一测量，测量结果见表2。从表2可以看出，交检合格率达到了98%，符合交检合格率标准。而磨加工挡边时，挡边合格率达到98%以上，只有极个别出现余量偏大或偏小。由此可以看出，用改进后的专用标准件测量更为直接，可从根本上保证车加工小挡边宽度。
表2 标准件测量余量统计表
4 结束语
实践证明，新设计的专用标准件，能精确地测量小挡边宽度尺寸，可以保证车加工的合格率，并避免了小挡边批量性返修以及废品的产生，大大降低了生产成本。
