高精度圆柱滚子倒角磨削工艺_杨会超

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《轴承》 2012． №． 9
8 可以看出， 振动以工频分量为主， 低频分量几乎 没有， 可见油膜振荡故障已经消除。
表1
# 6 # 轴承 3 000 r / min 下通频数据 处理后 5 ，
障。改进后机组再运行时各轴承振动情况均满足 主机要求。 参考文献：
［ 1］ 高翔， 卢盛阳， 牟法海， 等． 汽轮发电机组油膜振荡故 ． 汽轮机技术， 2010 ， 52 （ 3 ） ： 障诊断和现场处理［J］ 229 － 231． ［ 2］ 杨建刚． 旋转机械振动分析与工程应用［M］ ． 北京： 2007 ： 119 － 126． 中国电力出版社， ［ 3］ 曲庆民， 马浩， 柴山． 油膜振荡的特征及判别方法 ［ J］ ． 机械科学与技术， 2000 ， 19 （ 1 ） ： 91 － 93． ［ 4］ 寇胜利． 国产 200 MW 发电机油膜振荡问题的分析 ［ J］ ． 大电机技术， 1989 （ 5 ） ： 45 － 50． ［ 5］ 李凯． 汽轮发电机组油膜振荡故障的分析诊断与处 J］ ． 江苏电机工程， 2010 ， 29 （ 4 ） ： 71 － 74． 理［ ［ 6］ 刘石， 陈君国， 王飞， 等． 超超临界 1 000 MW 机组油 ． 汽 轮 机 技 术， 2010 ， 膜涡动 故 障 分 析 和 处 理［J］ 52 （ 5 ） ： 373 － 376． ［ 7］ 蔡伟． 汽轮机组油膜振荡的分析与处理综述［J］ ．电 2009 ， 25 （ 3 ） ： 55 － 58． 力科学与工程， （ 编辑： 赵金库）
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改进后工艺方案
某轴间轴承用 Φ9 mm × 9 mm 的滚子， 倒角 滚子工艺参数如图 1 所示。 精度要求高，
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图1
滚子倒角几何精度
传统工艺存在的问题
滚子传统加工工艺流程为： 车削加工 （ 车倒 角、 切断） →软磨端面→淬火→ 粗磨滚动面 1 → 粗 磨端面 1 → 酸洗 → 窜软点检查 → 探伤 → 附加回 火→粗磨滚动面 2 → 粗磨端面 2 → 细磨滚动面 → 终磨端面→终磨滚动面→精磨端面→超精滚动面。 传统工艺方法加工的滚子主要存在问题有 ：
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1 —M8804K 机床主轴； 2 —滚子； 3 —砂轮； 4 —L 形支承
结束语
图2
滚子倒角磨削示意图
对于高精度圆柱滚子轴承滚子倒角的加工， 增加磨削工序， 可以更加有效地保证滚子倒角的 尺寸和几何精度， 对于提高圆柱滚子轴承的精度 和使用寿命非常有益。 但是由于其加工方式为单 粒切入 磨 削 加 工， 加 工 效 率 不 高， 加工范围为 Φ20 × 20 mm 之内的圆柱滚子。
轴向和径向坐标不对称， 倒角偏斜； 表面粗糙度 差、 倒角圆弧面跳动超差； 遗留车刀纹等。存在的 滑动、 偏心、 边缘应力 诸多问题易造成滚子歪斜、 端面磨损而使轴承失效。 滚子倒角形状不 集中、 好或有缺陷时， 在高速运转情况下， 倒角会像泵一 样， 周期性地压缩轴承内的润滑油， 使滚子的运转 阻力增大， 润滑油温升过快、 过高， 造成轴承失效。 因此， 增加对高精度滚子倒角的磨削工艺显得尤 为必要。
文章编号： 1000 － 3762 （ 2012 ） 09 － 0024 － 01
圆柱滚子轴承因其摩擦因数小， 适合高速运 车辆及机床 转而广泛应用于大中型航空发动机、 主轴等。滚子作为轴承的关键零件， 其制造精度 和质量的好坏直接影响轴承的动态性能和使用寿 Ⅰ 级、 Ⅱ 命。按精度分类滚子可分为 4 级： 0 级、 级和Ⅲ级， 精度由高到低。 一般工业用轴承要求 滚子精度达到Ⅱ， Ⅲ级即可， 随着我国航空业的快 其对轴承制造精度的要求越来越高 。如： 速发展， 6 某航空轴承设计转速达到 10 r / min， 要求滚子精 Ⅰ级。因此， 开展对高精度圆柱滚子加 度达到 0 ， 工工艺的研究显得尤为迫切。 轴承滚子的倒角， 传统加工工艺是车削或冲 压加工， 成形后不再进行磨削加工， 加工质量不 高， 容易产生很多问题。 而国外知名品牌高速轴 承（ 特别是航空轴承） 精度普遍达到 P4 ， 甚至 P2 ， 使用的滚子对应Ⅰ级， 甚至 0 级， 滚子倒角均经过 磨削， 并需通过动平衡检测， 滚子加工设备和工艺 技术较为先进， 国内针对圆柱滚子倒角磨削加工 的研究才刚刚起步。
ISSN1000 － 3762 CN41 － 1148 / TH
轴承 2012 年 9 期 Bearing 2012 ， No． 9
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高精度圆柱滚子倒角磨削工艺
a b a b 杨会超 ， 何萌 ， 褚翠霞 ， 王涛
厂， 河南
收稿日期： 2012 － 02 － 13 作者简介： 杨会超（ 1984 —） ， 助理工程师， 主要从事滚动 体加工工艺编制、 工夹量具的设计及生产现场技术指导 。 E － mail： yanghuichao0928@ 163． com。
采取在滚子热处理后进行倒角的磨削加工 。 设计的滚子加工工艺流程为： 车削加工 → 软磨端 面→淬火→粗磨滚动面 1 → 粗磨端面 1 → 酸洗 → 窜软点检查→探伤→附加回火 → 粗磨滚动面 2 → 粗磨端面 2 → 修磨倒角 → 细磨滚动面 → 终磨端 面→终磨滚动面→精磨端面→超精滚动面。 利用 M8804K （ 沟道磨床 ） 机床， 采用切入式 磨削（ 将砂轮修整成与倒角形状一致 ） 或摆头法 进行渐次加工， 单粒磨削， 并采用专用支承， 利用 磁极吸附端面， 对滚子倒角进行磨削， 如图 2 所 示。 采 用 3 mm 厚 粒 度 为 80 ～ 100 目 的 混 合 刚 玉 （ 下转第 28 页）
测点 轴振 / μm
5# x 36
5# y 31
6# x 79
6# y 33
图8
# 处理后 3 000 r / min 下 5 轴承 x 测点频谱图
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结束语
汽轮 发 电 机 组 检 修 后 轴 承 振 动 突 变 是 由 9． 7 Hz低频分量所引起的， 该低频分量所对应的 转速与发电机一阶临界转速比较接近。 在对伯德 图、 频谱图及波形图分析的基础上， 确定机组振动 突变是由于发电机轴承发生了油膜振荡所致。 通 过修改失稳轴承的侧隙及标高消除了油膜振荡故 （ 上接第 24 页） 砂轮； 磨削量不大于 0． 2 mm； 砂轮修整方式为对 宽 称中心开槽方法； 采用 L 形尼龙（ 聚酰胺 ） 支撑， 度选取为滚子长度的 0． 3 ～ 0． 5 倍， 对于加工小尺 寸滚子， 由于空间有限， 选用一体式支承； 砂轮转 以保证倒角圆 动中心与倒角圆弧中心必须重合， 弧 R （ 0． 9 ～ 0． 95 ） mm 的成形轮廓。
洛阳 471039 ）
摘要： 针对高精度圆柱滚子在传统工艺加工中存在的诸多问题， 在滚子加工中增加倒角磨削工序， 分析了工艺 方案， 并对加工出的产品进行了数据检测对比 。 关键词： 圆柱滚子轴承； 滚子倒角； 磨削； 切入磨； 精度； 表面粗糙度
+ 中图分类号： TH133． 33 2
文献标志码： B
于圆弧倒角中心线与水平线成 45° 夹角的方向， 滚 ， 子在压轮带动下匀速旋转一周 千分表上显示数 值即为倒角圆弧对基准中心圆跳动 。 工艺改进前 、 后检测数据对比见表 1 。 由表 1 可知 ， 改进后滚子各项指标均达到产品设计 要求 。
（ 编辑： 李超强）
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检测
采用 Taylor 轮廓仪和 Taylor 粗糙度仪对倒角 坐标尺寸和表面粗糙度进行检测。 本次试制首次 测量了倒角圆弧对基准中心圆的跳动， 在 C742 圆 表尖处 柱滚子端面侧摆测量仪上加装磁力表架，
表1 滚子倒角加工工艺改进前 、 后检测数据对比
产品要求 传统工艺 增加倒角磨削工艺 0． 9 ± 0． 05 1． 1 ～ 1． 4 0． 9 ～ 0． 95 0． 1 0． 1 3 0． 16 0． 3 0． 3 ≥25 2． 5 0． 1 0． 1 3 0． 125 检测项目 倒角 R / mm 轴向倒角坐标公差 / mm 径向倒角坐标公差 / mm 基准圆跳动 / μm 表面粗糙度 Ra / μm