球轴承沟道超精时油石修整方法的改进

刘勇，张宇，宋亚楠

(中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 150025)

球轴承套圈沟道表面是承受载荷的重要表面，其加工质量直接影响轴承的寿命和工作性能。超精加工是球轴承沟道加工的最后工序[1],对沟道加工质量有决定性作用。超精加工过程复杂且返修率较高，是加工的瓶颈工序。而在超精加工中油石修形十分关键，直接影响轴承的加工精度和生产效率。在常规平面超精时，油石与轴承零件表面形状完全吻合，处于稳定的面接触状态；但在沟道超精时，油石与沟道并非面接触，会存在干涉且接触面动态变化[2]。故提高超精沟道的加工质量，需解决超精加工时的油石修整问题。

1 沟道超精加工及存在的问题

以某深沟球轴承内圈(图1)沟道超精加工为例，内圈材料为ZGCr15，超精沟道设备为BS212K,根据实际加工经验选用耐用度高、加工精度高的CB4油石[3]。超精加工示意图如图2所示，套圈绕自身轴线转动，油石以一定压力压在套圈沟道表面做定轴摆动，摆动轴线垂直于套圈轴线并经过沟曲率中心[2]。在加工前，与沟道接触的油石工作面需修整成与沟道吻合的形状。

图1 深沟球轴承内圈结构图

图2 深沟球轴承内圈沟道超精加工示意图

普通油石材质偏软，在超精时能自动修整成形[4]。CBN油石硬度高，加工中不易成形，需边修整(使用砂纸对油石进行手工修整)油石高点边研合加工，效率低。对于大批量的产品，需20～30个零件进行试合，小批量的产品需要边研合边手工修整。修整后的油石与套圈沟形相差较大，砂纸上的砂粒易脱落，在超精过程中吸附到油石表面划伤沟道，产生丝子和蝌蚪痕[3]。同时，当套圈尺寸较大时，修整效率较低，且修整出的形状很难与套圈沟形吻合。

2 油石修整机设计

为更有效地解决CBN油石修整问题，设计油石修整机，如图3所示，油石修整原理如图4所示。

1—主体；2 —电动机；3—夹具底座；4—砂轮接盘；5—砂轮罩子；6—砂轮；7—油石；8—自定心夹具；9—夹具旋转台；10—微调手柄；11—手柄

图4 油石修整原理图

将油石安装在自定心夹具上，磨削时夹具做回转运动，通过调节夹具位置可磨削得到与套圈沟形相吻合的油石。通过样板透光或三坐标测量方式对油石沟形进行校验，油石沟形由加工端距回转中心的距离决定，油石修整机上带刻度盘的微调机构，可在修整过程中对该距离进行微调[4-5]。

采用整体铸铁床身，刚性及稳定性好，尺寸小，使用方便，经一次装夹即可完成油石修整。该修整方法可取代人工修磨，解决了高硬度CBN油石难修整的问题。

3 实际加工效果

改进油石修整方式前后加工的内圈各项技术指标见表1，改进后的修整方式各项技术指标优于原方式，且加工时间明显缩短，达到了预期效果。

表1 改进油石修整方式前后加工的内圈各项技术指标

4 结束语

通过设计油石修整机，取代了手工修磨方式，提高了沟道超精加工质量和效率，应用效果良好。该修整方式也适用于角接触球轴承沟道的超精加工，可推广应用于其他规格油石的修整。