角接触球轴承锁口的设计改进及工艺实现

赵荣多

(中山市盈科轴承制造有限公司，广东 中山 528437)

符号说明

ae——外圈沟道位置

c——柱面宽度

C——外圈宽度

di——内圈沟道直径

De——外圈沟道直径

Dw——钢球直径

D3——锁口直径

D4——斜挡边上距非基准端面测高点H处的直径

D5——斜挡边上与测高点H处间距h的直径

h——斜挡边上与测高点H处的间距

H——斜挡边上距非基准端面测高点

M——锁口至测高点H处的距离

N——锁口至沟道中心的距离

Re——外圈沟曲率半径

t——锁量

θ——斜挡边角度

Δae——外圈沟道位置加工误差

ΔC——外圈宽度加工误差

ΔD3——锁口直径累计误差

ΔDe——外圈沟道直径加工误差

ΔRe——外圈沟曲率半径加工误差

1 角接触球轴承锁口分析

图1 锁口示意图

图2 锁口直径的间接测量方法

图3 锁口直径在沟道超精前、后的变化

2 锁口直径误差分析

间接测量锁口直径，由图2可知

D3=D4-2Mtanθ，

(1)

M=C-ae-H-N，

(2)

(3)

(4)

D3的误差与C，ae，Re，De，D4，D5，h，H相关，其中D4，D5，h，H的误差属于测量误差，可忽略；C，ae，Re，De为加工误差，属于工艺控制误差，是构成D3误差的主要因素。D3与ae，Re成正比关系，与C，De成反比关系，H，h，D4，D5不变，由(1)～(3)式可得

D3max-D3min=2[Cmax-Cmin+aemax-aemin+

(5)

近似得到锁口直径D3的累积误差ΔD3为

ΔD3≈2(ΔC+Δae+ΔRe+ΔDe/2)tanθ，

(6)

即锁口直径误差为C，ae，Re，De加工误差的累积误差，并且随斜挡边角度θ的增大而增加。

Δt=(ΔD3+ΔDe)/2=0.027>0.01 mm，

说明实际加工的锁量t的误差不满足设计要求。

3 锁口的设计改进

为了能够精确控制锁量，对锁口处尖角进行设计改进，改进后锁口如图4所示。(1)将锁口的形状由尖角改为柱面，当斜挡边角度θ=0时，锁口直径误差不受C，ae，Re，De加工误差的影响。不仅可以直接测量锁口直径，而且使斜挡边与沟道相交处尖角进一步钝化,从而减少了合套时对钢球的磕碰[2]；(2)柱面宽度c依据轴承类型和尺寸可在0.5～3 mm之间选择。

图4 改进锁口示意图

4 工艺实现方法

改进锁口后使沟道与斜挡边相交点由尖角变成柱面，外圈的一般加工工艺路线为：磨两端面→细磨外径面→磨引导挡边→磨沟道→磨锁口→磨斜挡边→超精沟道→精磨外径面。由于磨削柱面锁口时，砂轮离沟道底部的距离较近，容易擦伤沟道，加工时机床的调整难度较大。因此，采用复合磨削技术，高精度金刚石滚轮修整砂轮，实现了引导挡边、沟道、锁口和斜挡边的一次性复合磨削，锁口尺寸精度和磨削效率均得以提高。改进后的工艺路线为：磨两端面→细磨外径面→磨引导挡边、沟道、锁口、斜挡边→超精沟道→精磨外径面。

5 结束语

通过对角接触球轴承锁口和锁口直径误差的分析，将锁口由尖角改为柱面，消除了加工误差的影响，实现了锁口直径的直接测量；通过采用复合磨削工艺，实现了引导挡边、沟道、锁口及斜挡边的一次性复合磨削。改进结构和工艺方法后，减少了合套时锁口对钢球的磕碰，避免了磨削锁口时擦伤沟道，磨削效率大大提高。