轴承配对免修磨的方法与流程

本发明涉及轴承配对免修磨的方法。

背景技术：

角接触球轴承可同时承受径向载荷和轴向载荷，在应用时通常配对安装使用。随着机床行业的迅猛发展，用于机床主轴的有预载荷的超精密配对角接触轴承市场巨大。所谓组配的凸出量是指轴承承受一定的轴向预载荷作用后，轴承同一端面处，内圈端面凸出其外圈端面的距离。当单个轴承基面凸出另一套基面时，凸出量取+，凹进时，凸出量取-值。所以从一定的角度上说，万能配对轴承实际上是选配合适的凸出量，并在±1um范围组配。

原有轴承配对方法有以下两种：第一种方法，将待配轴承抽出一定比例的数量，按凸出量进行分选。可以观察到凸出量值基本上是按正态分布，峰值大致为极大值与极小值两者平均值。根据此峰值，随机提取数量为供货配对对数的轴承，进行拆套，将内圈或外圈的非基准面在圆台立轴平面磨床m7475b上统一磨低至某一尺寸值，再次合套后的凸出量峰值与上一次峰值的代数和满足要求，则为理想值。将拆过套与未拆过套的轴承分别进行凸出量分选，再按两两搭配。第一种类似，目的是求得凸出量峰值，再随机提取数量为供货配对对数的轴承，标出每套轴承的凸出量，将内圈或外圈的非基准面在kgs卧轴圆台平面磨床依次单套磨至目标凸出量，非基面的磨去量即为凸出量的减小量，后续步骤也与第一种类似，这种方法适用于小批量、有单套现货、要货周期短的情况。

上述方法存在弊端，第一种方法轴承需要拆套，易造成套圈沟道与钢球的划伤，此外磨削平面前套圈高度散差的存在，磨削时的加工误差，使重新合套的轴承凸出量测量值与目标值或多或少有偏差，不能全数选配掉，一小部分轴承需二次以上拆套才能达到目的；第二种方法轴承虽不需拆套，但加工及选配效率很低，单套轴承动力消耗较高。单套轴承在凸出量仪上多次测量，因测量载荷的多次冲击，易造成零件的磕碰伤。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种配对过程方便、快捷、省时省力、配对效率高的轴承配对免修磨的方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种轴承配对免修磨的方法，包括以下步骤：

步骤1)求出合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin；已知轴承合套后的最大平面宽度值bmax及最小平面宽度值bmin；设定轴承的最大凸出量值δmax及最小凸出量值δmin；合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin由以下公式求得：

tmax＝bmax-δmin；

tmin＝bmin-δmax；

步骤2)先求出成套轴承接触角的最大值αmax与最小值αmin，其中已知量包括：轴承内钢球的直径值dw，设定装配过程中始终只用规值为0的钢球；轴承内圈的沟曲率最大值rimax及最小值rimin、外圈的沟曲率最大值remax及最小值remin，利用沟曲率仪测量得出；g为成套轴承径向游隙：

再求出轴承外圈沟位的最大值aemax及最小值aemin，已知量：合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin，内圈沟位aimax＝bmax/2，aimin＝bmin/2，公式为：

aemax＝tmax-aimax+(rimin+remin-dw)sinαmin；

aemin＝tmin-aimin+(rimax+remax-dw)sinαmax；

步骤3)求出轴承外圈沟位的最大值aemax及最小值aemin后，同时通过上述各项已知量的公差范围，通过磨床对轴承的内圈、外圈磨削并将数据保持在上述各项已知量的公差范围内，通过测量块对试合套的轴承进行测量，测出轴承的凸出量值的分布范围，根据测量结果与设定目标的偏差大小进行微调免修磨组配组配工艺过程。

本发明的有益效果是，先从套圈零件设计入手，利用公式得到最后内圈、外圈的沟位尺寸；磨削轴过程中，承内、外圈精度误差保证在一定范围内；待进入轴承配对过程后，轴承外圈及内圈凸出量值始终保持在规定范围内，避免了以往需要多次拆套然后重新磨削外圈或内圈的端面来保证凸出值的问题，配对的速率也大大提高，大大提高了生产进度及加工效率。为简化计算，因测量载荷引起的弹性变形对凸出量值相对影响很小，而在计算过程忽略不计。测量块的使用仅限于试合套，目的是减少凸出量仪测量载荷的冲击对零件造成的损伤，批量合套后，凸出量全部以凸出量仪的测值为准。

优选地，所述测量块具有正面和背面，所述轴承的正面和背面均具有内圈非基端面和外圈基准面，所述测量块的正面具有凸面，所述凸面能与轴承的内圈非基端面贴合，所述测量块的背面的中部和外边缘具有凸起，所述背面的中部的凸起区域的直径小于轴承的内圈直径，所述背面的外边缘的凸起能与轴承的外圈基准面贴合。

优选地，步骤3)中的测量块测轴承的凸出量包括测轴承的背面凸出量步骤，首先测量块的凸面朝下与轴承的背面的内圈非基端面贴合，所述测量块在使用过程中与一扇形表的测脚接触，所述测量块的背面轴心区域与扇形表的测脚接触，记住表针测量示值s1；所述测量块抽出翻转，所述测量块的凸面朝上，凸面的轴心区域与扇形表的测脚接触，所述测量块的背面的外缘区域与轴承的背面的外圈基准面贴合，中部的凸起区域因直径小于轴承的内圈孔径而避开了轴承的背面的内圈非基端面，记住表针测量示值s2，轴承的背面凸出量值为s1减去s2。

优选地，步骤3)中的测量块测轴承的凸出量包括测轴承的正面凸出量步骤，首先测量块的凸面朝下与轴承正面的内圈非基端面贴合，所述测量块在使用过程中与一扇形表的测脚接触，所述测量块的背面轴心区域与扇形表的测脚接触，记住表针测量示值s3；所述测量块抽出翻转，所述测量块的凸面朝上，凸面的轴心区域与扇形表的测脚接触，所述测量块的背面的外缘区域与轴承的正面的外圈基准面贴合，中部的凸起区域因直径小于轴承的内圈孔径而避开了轴承的正面的内圈非基端面，记住表针测量示值s4，轴承的正面凸出量值为s3减去s4。需要指出的是，由特定预载荷引起的轴承零件弹性变形量对凸出量值的影响相对较小，测量时的手加载荷与凸出量仪测量时的测量载菏之间差异忽略不计。

作为本发明的进一步改进是，整体凸出量值测量结果如显示偏大，通过压缩配套径向游隙靠近下限值来调整，整体凸出量值测量结果如显示偏小，通过放大配套径向游隙靠近上限值来调整。

作为本发明的进一步改进是，每个轴承型号都需要制作相应测量块，测量块尺寸根据内外圈尺寸而定，测量块的两端面需磨削。以达到平面度及平行差要求。

附图说明

图1为本实施例测量块的正面测轴承背面的凸出量示意图；

图2为本实施例测量块的背面测轴承背面的凸出量示意图；

图3为本实施例测量块的正面测轴承正面的凸出量示意图；

图4为本实施例测量块的背面测轴承正面的凸出量示意图；

图5为本实施例的正态分布图。

图中：

1-测量块；11-正面；12-背面；

2-轴承；21-正面；22-背面；3-内圈非基端面；4-外圈基准面；

5-凸起；6-扇形表；7-测脚。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1所示，本实施例的一种轴承配对免修磨的方法，包括以下步骤：

步骤1)求出合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin；已知轴承合套后的最大平面宽度值bmax及最小平面宽度值bmin；设定轴承的最大凸出量值δmax及最小凸出量值δmin；合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin由以下公式求得：

tmax＝bmax-δmin；

tmin＝bmin-δmax；

步骤2)先求出成套轴承接触角的最大值αmax与最小值αmin，其中已知量包括：轴承内钢球的直径值dw，设定装配过程中始终只用规值为0的钢球；轴承内圈的沟曲率最大值rimax及最小值rimin、外圈的沟曲率最大值remax及最小值remin，利用沟曲率仪测量得出；g为成套轴承径向游隙：

再求出轴承外圈沟位的最大值aemax及最小值aemin，已知量：合套后轴承的总高度的最大值tmax及最小值tmin，内圈沟位aimax＝bmax/2，aimin＝bmin/2，公式为：

aemax＝tmax-aimax+(rimin+remin-dw)sinαmin；

aemin＝tmin-aimin+(rimax+remax-dw)sinαmax；

步骤3)求出轴承外圈沟位的最大值aemax及最小值aemin后，同时通过上述各项已知量的公差范围，通过磨床对轴承的内圈、外圈磨削并将数据保持在上述各项已知量的公差范围内，通过测量块对试合套的轴承进行测量，测出轴承的凸出量值的分布范围，根据测量结果与设定目标的偏差大小进行微调免修磨组配组配工艺过程。

如图1-4所示，测量块1具有正面11和背面12，轴承2的正面21和背面22均具有内圈非基端面3和外圈基准面4，测量块1的正面11具有凸面，凸面能与轴承2的内圈非基端面3贴合，测量块1的背面12的中部和外边缘具有凸起5，背面12的中部的凸起5区域的直径小于轴承2的内圈直径，背面12的外边缘的凸起5能与轴承2的外圈基准面4贴合。

如图1、2所示，步骤3中的测量块1测轴承2的凸出量包括测轴承2的背面22凸出量步骤，首先测量块1的凸面朝下与轴承2的背面22的内圈非基端面3贴合，测量块1在使用过程中与一扇形表6的测脚7接触，测量块1的背面12轴心区域与扇形表6的测脚7接触，记住表针测量示值s1；测量块1抽出翻转，测量块1的凸面朝上，凸面的轴心区域与扇形表6的测脚7接触，测量块1的背面12的外缘区域与轴承2的背面22的外圈基准面4贴合，中部的凸起5区域因直径小于轴承2的内圈孔径而避开了轴承2的背面22的内圈非基端面3，记住表针测量示值s2，轴承2的背面22凸出量值为s1减去s2。

如图3、4所示，步骤3中的测量块1测轴承2的凸出量包括测轴承2的正面21凸出量步骤，首先测量块1的凸面朝下与轴承2正面21的内圈非基端面3贴合，测量块1在使用过程中与一扇形表6的测脚7接触，测量块1的背面12轴心区域与扇形表6的测脚7接触，记住表针测量示值s3；测量块1抽出翻转，测量块1的凸面朝上，凸面的轴心区域与扇形表6的测脚7接触，测量块1的背面12的外缘区域与轴承2的正面21的外圈基准面4贴合，中部的凸起5区域因直径小于轴承2的内圈孔径而避开了轴承2的正面21的内圈非基端面3，记住表针测量示值s4，轴承2的正面21凸出量值为s3减去s4。

整体凸出量值测量结果如显示偏大，通过压缩配套径向游隙靠近下限值来调整，整体凸出量值测量结果如显示偏小，通过放大配套径向游隙靠近上限值来调整。

每个轴承型号都需要制作相应测量块，测量块尺寸根据内外圈尺寸而定，测量块的两端面需磨削。

以轴承型号7306b以db背靠背形式配对为例，

轴承内外圈平面宽度值查国标gb/t307.1-2005《滚动轴承向心轴承公差》，得δbs在0～-0.12间，修正值(组配轴承允许值)在0～-0.25间，按设定的平面宽度值，合套后的轴承即使没有选配成对，也可以按正常单套入库。

设定轴承的最大凸出量值+0.013mm，最小凸出量值+0.009mm；

利用以下公式得出：

tmax＝bmax-δmin＝18.95-0.009＝18.941mm；

tmin＝bmin-δmax＝18.94-0.013＝18.927mm；

得出轴承合套后装配的总高度查行标jb/t10336-2005《滚动轴承及其零件补充技术条件》，得δts在0～-0.4间，设定凸出量值满足条件。

已知轴承的公称接触角α＝40°、钢球的直径值dw＝12.7mm；查洛阳轴研所《角接触球轴承设计方法zyb-89》配套径向游隙表，得径向游隙最大值0.264、最小值0.221；外圈沟曲率取值内圈沟曲率值

将上述各已知量代入公式得到：

ae+ai-tmin＝(6.73+6.6-12.7)sin42.1682°

ae+ai-tmax＝(6.67+6.54-12.7)sin34.4517°

内外的沟位需调整9.65±0.02和9.63±0.02，跟原来的对比公差压缩一半。

得出上述各项求解值后，通过平面磨床对轴承的内圈、外圈的平面磨削，保证内外圈的平面宽度值通过专用磨床对轴承内外圈沟道进行磨削，保证轴承内圈沟曲率值轴承外圈沟曲率值轴承内圈沟位值ai＝9.63±0.02；轴承外圈沟位值为ae＝9.65±0.02；轴承内外圈沟道尺寸保证径向游隙值0.009～0.013。磨加工结束后,对试合套的73套轴承测凸出量，我们把平面和沟尺寸以一丝为一档，两者相同的进行合套，测得凸出量最大值为0.049，最小值为0.019，正态分布图如图5所示，数据如下表所示：

根据图表可以看出，合套的合格率基本保持在百分之四十，相对于传统的配对方法的合格率大大的提高了，但是还是有不足的地方，我们在磨加工的时候，应该将内外圈的平面研磨至统一尺寸，在装配时应该把沟尺寸分的更细，应以2um或者5um分档，添置2u机械式表头。我们在以后角接触轴承配对时，应注意如下几点：

1.坯料沟位置公差压缩

2.高度公差压缩

3.常态化，每次下线时，将沟道样圈0位进行凸出量复核，沟位置调整

4.沟尺寸分选考虑分档，目的减小因径向游隙散差造成的凸出量散差

5.小型号因使用滚轮，外沟曲率尺寸统一，客观上部分减凸出量小散差，

考虑中大型号的沟锁一体

6.双端面磨床的使用，高度尺寸统一，减小凸出量散差

7.沟道分选时，改表质量对分选质量的影响，型号越小越敏感

8.装配高过高或过低的轴承拆套分析

9.径向游隙与凸出量函数关系求导

10.沟位置、沟曲率公差范围压缩

11.工序间内部报废制度

最后总结，为提高组配轴承的配对成功率，减少单个套圈的修磨量，将套圈端面的修磨量在装配之前的工序间加工时就去除掉。在其他参数不变的情况下，通过控制套圈的沟位置公差和宽度公差予以解决。要提高装配的配对成功率除了控制凸出量外，轴承的内外圈沟曲率、接触角、内外径尺寸等的控制也是关键和重要的特性指标。将沟位置公差控制范围较小，沟曲率公差压缩百分之五十，提高了沟位置测量准确性，改变了以往用样板测量沟位置产生误差太大的现象，保证了套圈的精度。平面工序是实现万能配对的定位表面，粗磨套平面工序留出修磨量，终磨平面严格控制平面的尺寸公差，使内外圈宽度等高，保证合合格率。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。