中大型轴承滚道超精工序端面划伤原因分析

马玉锋

(阜阳轴承有限公司，安徽 阜阳 236000)

外径80 mm以上中大型轴承采用端面支承方式超精滚道时，轴承端面常常被端面支承划伤，严重破坏了端面的加工精度，影响轴承的外观质量。为了弥补对工件造成的损伤，需要经常修磨、调整机床，加工效率降低；若调整机床不能解决问题时，需要增加平面磨工序，加工成本提高。

1 端面划伤分类

根据工件端面划伤的状态，可分为如下几类。

(1)周向线状划痕。划伤呈线条状，且不连贯，有一条或多条线，深0.1～0.5 μm；

(2)点状集中划痕。划伤、划痕面积较大，深0.1～0.5 μm，宽0.1～1.5 mm；

(3)局部鱼鳞状划痕。伤痕如鱼鳞状，伤痕深0.1～0.5 μm，周向均布；

(4)线、点混合划伤。划伤沿圆周呈点线状态，一条及多条、局部多条，点线混合，深0.1～0.5 μm。

2 机床参数及各部件工作状态

2.1 主轴承转速

粗超头800～1 000 r/min，精超头1 000～1 200 r/min；油石压力：粗超0.3～0.35 MPa ，精超 0.25～0.3 MPa。

2.2 端面支承材料及加工

端面支承材料为GCr15(某些厂家采用陶瓷支承)，淬火硬度为61～65 HRC。以6308端面支承为例，其结构及加工精度如图1所示。另外，根据生产轴承的型号不同，需要更换工装时，端面支承需进行二次装夹。

图1 6308端面支承示意图

2.3 工件运转

机械手上、下料时工件轴及超精油石摆头处于静止状态，上料到加工工位后压轮(深沟球轴承)下压，端面支承及工件在工件轴的拖动下，依靠端面支承与端面间的摩擦力开始旋转，油石下压后工件高速运转，工件与端面支承存在径向及周向的相对运动趋势。

2.4 工件与压轮的接触状态

轴承外圈超精研机多采用深沟球轴承作为压轮，理想状态时，压轮与轴承接触为一条直线，且与轴承套圈的水平直径相重合，如图2所示。

图2 压轮与工件接触的理想状态

由于机床制造误差，压轮两轴心实际并不为一条直线，压轮轴心线与工件水平直径存在夹角α，如图3所示。同时，由于压轮轴承外径的尺寸散差及支承轴装配后的误差等，压轮轴承与工件端面接触不是一条直线，接触轮廓及部位较复杂；使压力不是正压力，存在沿径向的侧移力，则实际轴承端面压力将比理论设计值偏小，使轴承的定位夹紧力不足，超精旋转过程中就不能紧压于偏心支承块上，工件与端面支承将出现相对运动。同时，在压轮与工件端面之间产生一定的滑动摩擦，一定程度上阻滞工件的旋转，产生旋转阻力矩。

图3 压轮与工件接触的实际状态

3 端面划伤原因分析

3.1 端面支承加工及装配精度问题

滚道超精过程中，工件相对于端面支承时刻存在一定位移量的相对滑动。由于工装夹具制造采用通用磨床生产，精度要求很难保证，因此，端面支承本身制造精度不高，二次装夹后端面支承支承面的轴向跳动增大，有些达到5～10 μm ，所以超精时工件与支承面结合处会出现划伤。

3.2 端面支承磨损

当支承面出现磨损时，破坏了端面支承的平面度、轴向跳动及表面粗糙度，当达到一定程度后会使工件端面由轻微划伤发展到严重划伤。

3.3 压轮机构制造问题

由于制造误差的存在，导致压轮与工件接触处出现划擦，划伤端面；压轮施加于工件的力存在径向侧移力，工件在圆周方向与端面支承出现相对运动，划伤端面。

针对中大型轴承套圈端面划伤的上述3种原因，拟从3个方面分析并加以解决，详见另文。