大型球面軸承外圈滾道溝邊黑皮廢品的原因及分解辦法

球面軸承外圈滾道溝邊黑皮廢品的原因分析及解決辦法趙景周秦良森1黃俊鋒1李進(jìn)1東衛(wèi)紅2（1大型軸承廠 2質(zhì)保部）摘要：外圈滾道溝邊黑皮是球面軸承生產(chǎn)中常見的廢品類型之一，通過對球面軸承的加工過程進(jìn)行長期、系統(tǒng)的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生此類廢品的原因，并得出了解決這個問題的辦法。關(guān)鍵詞：球面軸承；外圈滾道溝邊黑皮；產(chǎn)生原因；解決辦法存在問題大型球面軸承的外圈滾道溝邊黑皮是一種常見的表面缺陷廢品，其常見的類型有單溝邊黑皮和雙溝邊黑皮。在球面軸承的磨加工過程中，對于面積較小的溝邊黑皮，一般通過加大外滾道尺寸從而增加了外滾道的磨削量，然后再調(diào)整內(nèi)圈滾道尺寸來配套，這種方法減少了外圈的有效壁厚，進(jìn)而影響到軸承的使用壽命；對于大面積的溝邊黑皮，則直接報廢。上述問題也直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。原因分析球面軸承的外圈滾道溝邊黑皮產(chǎn)生的原因，經(jīng)長期跟蹤觀察分析，發(fā)現(xiàn)單溝邊黑皮大部分是車削加工時溝位置誤差過大或高度偏差過大造成的，而雙溝邊黑皮則大部分是由于熱處理變形造成的?，F(xiàn)分別闡述如下：2.1單邊黑皮理想狀態(tài)下，車削加工后位置偏差（ae）為0時，則溝道磨加工余量均勻。車削加工時滾道尺寸已考慮了端面磨削加工誤差對滾道磨加工產(chǎn)生的影響。由于球面軸承端面磨削余量有限，且兩端面磨加工采用的是雙端面磨床同時磨削，因此即便磨偏也不會造成滾道溝邊黑皮，實(shí)際上單溝邊黑皮是一邊余量大，一邊余量小，余量小的一邊就容易產(chǎn)生黑皮甚至成為廢品。在車削加工中，Re車一滾道曲率半徑、ae車一滾道位置、△ae—滾道位置變動量、△De—滾道余量，如圖1所示：AA'為出現(xiàn)位置偏差厶ae時的車工成品滾道尺寸輪廓，CC'為無位置偏差時車工成品的合格尺寸輪廓、BB'為外圈的成品尺寸輪廓。從圖中1可知，因滾道位置偏造成車工滾道尺寸在滾道端（邊）部已大于成品滾道尺寸（△ae=00’為滾道位置偏差量），造成單溝邊黑皮從而成為廢品。磨工余量4De=△De成-△De車=2（Re成-Re車）合格的滾道、外徑輪廓出現(xiàn)誤差的滾道輪廓合格的滾道、外徑輪廓出現(xiàn)誤差的滾道輪廓現(xiàn)因滾道位置出現(xiàn)偏差厶ae造成滾道一邊出現(xiàn)余量過大，一邊又因余量過小有可能出現(xiàn)黑皮。位置ae偏向哪邊，哪一邊余量小尺寸大，超過磨削余量的部分則出現(xiàn)溝邊黑皮。由圖1知在端面1：在三角形ODB中：DB二Q0B2—0D2在三角形OCD中：DCYOC2—OD2,則合格的磨削余量：CB=DB-DC?，F(xiàn)因車加工的溝道位置出現(xiàn)了偏差△ae，故其實(shí)際磨削余量變成了DA,DA=DB-DA，造成磨削余量偏大。同理，在端面2：I在三角形ODZB，中：DzBz=、QB，2—OD2在三角形ODZ7中：DzCz=】0C2—OD2，則合格的磨削余量：BzC=DZBz-D，C?，F(xiàn)因車加工的溝位置出現(xiàn)了偏差A(yù)ae,故其實(shí)際余量變成了“負(fù)”值A(chǔ)zB'造成了溝邊黑皮,使外圈成為廢品.例如:3003124/01外滾道成品尺寸（單位：mm）:De=167ae=23Re=83.5車工尺寸:De車=166.5 ae車=23.15Re車=83.25合格的磨工余量:△De=21672—462—J166.52—462=0.52現(xiàn)因出現(xiàn)滾道位置偏差△ae=0.3，則溝邊的余量變?yōu)椋憾嗣?CB=DB-DC=0.69大于正常余量端面2BzC=DzBz-DzC=0.34,小于合格的正常余量，則出現(xiàn)溝邊黑皮。2.2雙溝邊黑皮針對這個問題，做過多次實(shí)驗(yàn)并跟蹤與記錄過多批次的球面軸承外圈加工過程，發(fā)現(xiàn)外圈車工品經(jīng)過熱處理后，外徑出現(xiàn)凹心、外滾道也出現(xiàn)變形。如圖2所示：經(jīng)過熱處理后，滾道中部徑向尺寸變小、端部可能超出成品滾道尺寸，外徑則出現(xiàn)凹心、端部外漲。圖中的虛線部分為車工成品經(jīng)熱處理后的外徑、滾道輪廓，外徑中部余量變小、兩端漲大，滾道也是兩端漲大、中間變小。圖2熱處理后的滾道、外徑輪廓熱處理前的滾道、外徑輪廓

圖2熱處理后的滾道、外徑輪廓熱處理前的滾道、外徑輪廓表1和表2分別為3634/01與23138/01熱處理前后外徑、外滾道尺寸對照表（單位：mm）：表1型號熱處理前熱處理后3634/01外徑（申361+°.2）滾道（申319.4Q）—0.2夕卜徑滾道序號標(biāo)志面中間非標(biāo)面尺寸直徑差標(biāo)志面中間非標(biāo)面尺寸直徑差1#+0.01+0.02+0.06-0.10-0.02+0.10-0.10+0.15-0.20+0.302#+0.1+0.11+0.12-0.050+0.26+0.01+0.20-0.17+0.203#+0.15+0.13+0.10-0.04-0.01+0.180+0.21-0.18+0.304#+0.03+0.02+0.01-0.040+0.13-0.10+0.12-0.16+0.285#+0.01+0.02+0.0500+0.14-0.09+0.19-0.12+0.286#+0.15+0.13+0.12-0.15-0.01+0.25+0.02+0.20-0.27+0.307#+0.13+0.10+0.08-0.12-0.02+0.15+0.01+0.10-0.26+0.328#+0.08+0.07+0.05-0.130+0.10-0.11+0.15-0.25+0.379#+0.07+0.09+0.10-0.16-0.05+0.11-0.08+0.16-0.23+0.3310#+0.04+0.08+0.12-0.08-0.04+0.12-0.10+0.20-0.20+0.30平均尺寸+0.08+0.08+0.08-0.09-0.015+0.16-0.07+0.17-0.21+0.29變化量0.160.110.110.150.050.160.160.160.170.17表2型號熱處理前熱處理后23138/01外徑（申321+°.2）滾道（申274.4o）—0.2夕卜徑滾道序號標(biāo)志面中間非標(biāo)面尺寸直徑差標(biāo)志面中間非標(biāo)面尺寸直徑差1#+0.03+0.02+0.07-0.09-0.01+0.10-0.06+0.15-0.21+0.232#+0.11+0.16+0.18-0.08-0.04+0.19+0.07+0.26-0.14+0.333#+0.14+0.13+0.10-0.10-0.01+0.22+0.05+0.27-0.15+0.324#+0.05+0.02+0.01-0.050+0.13-0.06+0.12-0.17+0.315#+0.05+0.02+0.02-0.20-0.05+0.14-0.08+0.10-0.25+0.326#+0.13+0.11+0.0800+0.22+0.06+0.20-0.15+0.337#+0.14+0.10+0.08-0.040+0.20+0.05+0.15-0.26+0.328#+0.17+0.07+0.05-0.05-0.01+0.25-0.08+0.13-0.26+0.349#+0.08+0.06+0.02-0.17-0.03+0.15-0.04+0.16-0.28+0.3310#+0.06+0.08+0.12-0.090+0.13-0.05+0.22-0.22+0.35平均尺寸+0.11+0.08+0.07-0.11-0.015+0.17-0.01+0.18-0.21+0.32變化量0.140.110.110.150.050.150.150.160.140.12從兩表中可以清楚的發(fā)現(xiàn)：在熱處理的過程中，產(chǎn)品出現(xiàn)兩端外漲、中間縮的現(xiàn)象，造成外徑端部余量大、中間余量小，滾道中間余量大、兩端余量小的事實(shí)，致使容易產(chǎn)生溝邊黑皮甚至成品廢品。解決辦法通過上述分析，認(rèn)為解決球面軸承外圈滾道溝邊黑皮的問題應(yīng)采取如下措施：⑴嚴(yán)格控制車