CN103939477A - 用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，包括外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序，所述外套圈连线加工工序按以下步骤进行：A1：外套圈粗加工；A2：外套圈细加工；A3：外套圈精加工，所述内套圈连线加工工序按以下步骤进行：B1：内套圈粗加工；B2：内套圈细加工；B3：内套圈精加工。该用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法具有能保障产品高精度、成品率高、生产效率高、生产成本低、操作简单、劳动强度低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及角接触球轴承的加工方法，尤其涉及用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法。
背景技术
角接触球轴承是滚动轴承的一种，它可同时承受径向负荷和轴向负荷，同时具有很高的旋转精度和最高工作转速；其接触角越大，轴向承载能力越高。角接触球轴承在轴向力作用下，其接触角的大小会随轴向力的增大而增大。相比于传统的深沟球轴承，角接触球轴承更适合应用于高速精密旋转机械的场合，例如高速精密机床主轴、航空发动机主轴、高速精密电机等等。近年来，随着机床工业、航空工业、电机工业的飞速发展，工业界对角接触球轴承的需求量日益增加，对其极限转速和疲劳寿命等性能指标的要求也不断提高。现有的角接触球轴承生产制造方式已经越来越难以满足需要。
角接触球轴承实现高效率批量化生产的关键之一，是实现其内套圈和外套圈的批量化高效精密加工，保证套圈加工质量的稳定性和一致性，具体指标包括套圈沟的圆度误差和沟的位置误差等。
在球轴承制造领域，目前只有深沟球轴承套圈的生产线及连线工艺和方法，尚无角接触球轴承套圈的生产线及连线工艺和方法。其主要原因在于：
1、深沟球轴承内外套圈的沟为对称结构，砂轮磨削时套圈对砂轮主轴轴向分力很小，对砂轮轴的轴向刚度要求不高，砂轮轴因为轴向载荷引起的轴向窜动很小，因此沟型精度容易保证。但是角接触球轴承套圈沟道为非对称结构，采用现有工艺进行磨削时，主轴需要承受明显的轴向力，相比于不承受轴向力的深沟球轴承沟道磨削，显然其保障沟道精度的能力大大降低。
2、由于轴向力的存在以及磨削过程中磨削载荷引起的轴向振动，套圈沟道相对于套圈端面的位置精度也难以保证，而沟道的位置精度直接决定了角接触球轴承批量生产的效率。由于沟道位置一致性得不到保证，轴承装配及组对只能人为的逐个检验进行选择配对，导致生产效率很低，无法满足市场的迫切需求。
3、深沟球轴承主要应用于中低速普通精度的场合，角接触球轴承主要应用于高速精密场合，角接触球轴承套圈沟道的加工精度要求远高于深沟球轴承轴承套圈的加工精度要求。且现有的深沟球轴承生产线连线工艺是简单的一次性工艺，内圈只有5个工序，外圈只有4个工序，总共9个工序，无法保障套圈沟道的高加工精度。
因此，目前的深沟球轴承套圈的生产线及连线工艺和方法不能照搬到角接触球轴承套圈的生产上。
现有的角接触球轴承套圈的生产，采用仓储式生产模式。即套圈各个工序分别加工完之后，存入半成品仓库；各个工序的生产组织以仓库半成品为核心。由于没有实现连线生产，导致生产效率很低。
现有的角接触球轴承的外套圈外径的加工方式是无心磨削，由于没有固定的磨削基准，套圈外径与端面的垂直度难以得到保证。因此进入到后面的沟道磨削工序时，垂直度误差会进一步影响套圈加工精度。
现有角接触球轴承套圈磨削所用的磨床设备，其工件轴和砂轮修整器主轴都采用滚动轴承支撑方式，由于滚动轴承存在接触磨损，主轴精度寿命较低，用户需要定期更换轴承或主轴，导致产品连续生产稳定性受到影响，维修频次较高，产品一致性难以得到保证。
由于现有的角接触球轴承套圈生产存在上述缺点，导致角接触球轴承生产效率低，制造成本高，限制了角接触球轴承在高速精密机械领域的广泛应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能保障产品高精度、成品率高、生产效率高、生产成本低、操作简单、劳动强度低的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，包括外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序，
所述外套圈连线加工工序按以下步骤进行：
A1：外套圈粗加工：粗研平面，粗磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，再磨内径、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
A2：外套圈细加工：细研平面，细磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，再磨直坡，进行稳定处理后进入下一步骤；
A3：外套圈精加工：精研平面，精磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，再超精研沟、滚研外径；
所述内套圈连线加工工序按以下步骤进行：
B1：内套圈粗加工：粗研平面，用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，粗磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨内径，若检测合格则粗磨锁口、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
B2：内套圈细加工：细研平面，用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，细磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨内径，若检测合格则磨外径，进行稳定处理后进入下一步骤；
B3：内套圈精加工：精研平面，用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，精磨锁口，精磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨内径，若检测合格则超精研沟。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述砂轮轴在粗磨沟、细磨沟、精磨沟时的倾斜角度均为砂轮所在平面相对于套圈端面所在平面的夹角，夹角大小为角接触球轴承的设计接触角。
所述外套圈连线加工工序和所述内套圈连线加工工序中所用加工设备的工件轴均采用液体动静压轴承作为支承。
所述外套圈连线加工工序和所述内套圈连线加工工序中所用加工设备的砂轮修整器主轴均采用液体动静压轴承作为支承。
在研平面时均用双端面研磨法加工工件的表面。
在磨外径时均用切入法加工工件的外圆。
在磨内径时均用电磁无心夹具以外圆定位或者以沟道定位对内径进行加工。
在磨直坡时，用磨削方式对轴承的直坡进行加工；在磨锁口时，以沟底为定位测量基准，用磨削方式对轴承的锁球口进行加工；在车倒角时，用数控车床对工件倒角进行车削。
所述稳定处理为使工件形状和尺寸变化能够保持在规定范围内的热处理，将工件内部的残余应力消除。
在超精研沟时，用细粒度的磨具对工件施加压力，并作往复振动和慢速相对进给运动，以实现微量磨削，此步骤分粗超沟、精超沟、光超沟三次完成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，采用了“粗磨、细磨、精磨”精度递进的重复工艺，可充分保障产品精度，且保障产品高精度的能力远远高于现有各种套圈加工；本发明实现了角接触球轴承套圈流水线生产模式，与仓储式生产模式相比，显著减少了生产过程中的无效时间，大大提高了生产效率，且上下工序衔接紧密，产品质量不合格能够及时发现，避免了传统生产模式的不足；通过机外检测，进一步保证加工尺寸的一致性；连线中的机床采用自动上下料，可采用一人多机的操作模式，相比于传统的单人单机操作模式，减少了人员参与数量，提高了生产效率，降低了生产成本，同时操作工的工作量转移到对机床运转保障和质量控制，降低了检验工作强度，能显著提高一次性加工的合格率；由本发明的加工方法生产的角接触球轴承外套圈和内套圈由于得到了有效的精度控制，因此可以任意组合配对，不需要人为的逐个检验进行选择配对，从而大大提高角接触球轴承的生产效率，能够适应市场的迫切需求。
附图说明
图1是发明用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了本发明的一种用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法实施例的流程，包括外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序，
外套圈连线加工工序按以下步骤进行：
A1：外套圈粗加工：粗研平面，粗磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，再磨内径、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
A2：外套圈细加工：细研平面，细磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，再磨直坡，进行稳定处理后进入下一步骤；
A3：外套圈精加工：精研平面，精磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，再超精研沟、滚研外径；
内套圈连线加工工序按以下步骤进行：
B1：内套圈粗加工：粗研平面，用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，粗磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨内径，若检测合格则粗磨锁口、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
B2：内套圈细加工：细研平面，用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，细磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨内径，若检测合格则磨外径，进行稳定处理后进入下一步骤；
B3：内套圈精加工：精研平面，用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，精磨锁口，精磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨内径，若检测合格则超精研沟。
本发明的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，采用了“粗磨、细磨、精磨”精度递进的重复工艺，可充分保障产品精度，且保障产品高精度的能力远远高于现有各种套圈加工；本发明实现了角接触球轴承套圈流水线生产模式，与仓储式生产模式相比，显著减少了生产过程中的无效时间，大大提高了生产效率，且上下工序衔接紧密，产品质量不合格能够及时发现，避免了传统生产模式的不足；通过机外检测，进一步保证加工尺寸的一致性；连线中的机床采用自动上下料，可采用一人多机的操作模式，相比于传统的单人单机操作模式，减少了人员参与数量，提高了生产效率，降低了生产成本，同时操作工的工作量转移到对机床运转保障和质量控制，降低了检验工作强度，能显著提高一次性加工的合格率。
由本发明的加工方法生产的角接触球轴承外套圈和内套圈由于得到了有效的精度控制，因此可以任意组合配对，不需要人为的逐个检验进行选择配对，从而大大提高角接触球轴承的生产效率，能够适应市场的迫切需求。
本实施例中，砂轮轴在粗磨沟、细磨沟、精磨沟时的倾斜角度均为砂轮所在平面相对于套圈端面所在平面的夹角，夹角大小为角接触球轴承的设计接触角，这种倾斜角度磨削方法与传统的无倾斜磨削方法相比，不仅磨削效率显著提高，而且避免了对砂轮轴和砂轮轴轴向刚度的过高要求，对沟道的磨削质量也显著提高，有利于延长轴承套圈的使用寿命，提高轴承的允许工作转速。
本实施例中，外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序中所用加工设备的工件轴均采用液体动静压轴承作为支承，外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序中所用加工设备的砂轮修整器主轴均采用液体动静压轴承作为支承，相比于现有的滚动轴承式支撑，主轴回转精度更高，寿命更长，能够显著提高套圈沟道的加工精度，沟位置误差从原来的±0.03mm提高到现在的±0.0025mm，沟曲率形状从原来的0.002mm提高到现在的0.0008mm，沟曲率尺寸误差从原的±0.03mm提高到现在的±0.005mm；平面宽度同一批次尺寸误差从原来的0.08mm提高到现在的0.005mm；并且，可降低设备维护频率，提高生产线的效率和产量。
本实施例中，在研平面时，均用双端面研磨法加工工件的表面；在磨外径时，均用切入法加工工件的外圆，将传统的批量无心磨加工外径改为单件外径磨削，以端面作为定位基准，沟道位置精度和加工精度以及尺寸精度的统一性显著提高；在磨内径时，均用电磁无心夹具以外圆定位或者以沟道定位对内径进行加工；在磨直坡时，用磨削方式对轴承的直坡进行加工；在磨锁口时，以沟底为定位测量基准，用磨削方式对轴承的锁球口进行加工，确保锁球口高度误差在0.005mm以内；在车倒角时，用数控车床对工件倒角进行车削；稳定处理为使工件形状和尺寸变化能够保持在规定范围内的热处理，将工件内部的残余应力消除；在超精研沟时，用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，并作短行程往复振动和慢速相对进给运动，以实现微量磨削，此步骤分粗超沟、精超沟、光超沟三次完成。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：包括外套圈连线加工工序和内套圈连线加工工序，
所述外套圈连线加工工序按以下步骤进行：
A1：外套圈粗加工：粗研平面，粗磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，再磨内径、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
A2：外套圈细加工：细研平面，细磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，再磨直坡，进行稳定处理后进入下一步骤；
A3：外套圈精加工：精研平面，精磨外径，机外检测平面和外径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨外径，若检测合格则用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，再超精研沟、滚研外径；
所述内套圈连线加工工序按以下步骤进行：
B1：内套圈粗加工：粗研平面，用砂轮轴以倾斜角度粗磨沟，粗磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复粗研平面和/或粗磨内径，若检测合格则粗磨锁口、车倒角，进行稳定处理后进入下一步骤；
B2：内套圈细加工：细研平面，用砂轮轴以倾斜角度细磨沟，细磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复细研平面和/或细磨内径，若检测合格则磨外径，进行稳定处理后进入下一步骤；
B3：内套圈精加工：精研平面，用砂轮轴以倾斜角度精磨沟，精磨锁口，精磨内径，机外检测平面和内径，若检测不合格则重复精研平面和/或精磨内径，若检测合格则超精研沟。
2.根据权利要求1所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：所述砂轮轴在粗磨沟、细磨沟、精磨沟时的倾斜角度均为砂轮所在平面相对于套圈端面所在平面的夹角，夹角大小为角接触球轴承的设计接触角。
3.根据权利要求1所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：所述外套圈连线加工工序和所述内套圈连线加工工序中所用加工设备的工件轴均采用液体动静压轴承作为支承。
4.根据权利要求1所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：所述外套圈连线加工工序和所述内套圈连线加工工序中所用加工设备的砂轮修整器主轴均采用液体动静压轴承作为支承。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：在研平面时均用双端面研磨法加工工件的表面。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：在磨外径时均用切入法加工工件的外圆。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：在磨内径时均用电磁无心夹具以外圆定位或者以沟道定位对内径进行加工。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：在磨直坡时，用磨削方式对轴承的直坡进行加工；在磨锁口时，以沟底为定位测量基准，用磨削方式对轴承的锁球口进行加工；在车倒角时，用数控车床对工件倒角进行车削。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：所述稳定处理为使工件形状和尺寸变化能够保持在规定范围内的热处理，将工件内部的残余应力消除。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的用于角接触球轴承套圈生产线的加工方法，其特征在于：在超精研沟时，用细粒度的磨具对工件施加压力，并作往复振动和慢速相对进给运动，以实现微量磨削，此步骤分粗超沟、精超沟、光超沟三次完成。
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