组配角接触球轴承凸出量的加工方法
阅读：799发布：2023-02-10
专利汇可以提供组配角接触球轴承凸出量的加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出的组配 角 接触 球 轴承 凸出量的加工方法，计算出整批单套轴承零件装配前应预修的凸出量；装配前根据计算值在平面机床试修部分零件；将试修零件装配，测量凸出量，根据试修零件凸出量分布情况，对修磨数据进行调整，并在平面机床修磨剩余全部零件。本发明通过对组配 角接触球轴承 凸出量的加工方法的改进，有效地提高了产品单批一次性凸出量 配对 率，一次性配对率提高到96％以上，配对效率提高了2倍以上，同时也减少了由于单机修配而产生的废品，以及诸多由此带来的如清洗、 精度 、轴承寿命下降和重复测量的可靠性等问题，满足了用户的要求。本发明不仅可以应用于双联配置角接触球轴承，对定向组配的三联、四联等多联配置角接触球轴承亦有参考价值。，下面是组配角接触球轴承凸出量的加工方法专利的具体信息内容。
1、一种组配角接触球轴承凸出量的加工方法，其特征是：计算出整批单 套轴承零件装配前应预修的凸出量；装配前根据计算值在平面机床试修部分零 件；将试修零件装配，测量凸出量，根据试修零件凸出量分布情况，对修磨数 据进行调整，并在平面机床修磨剩余全部零件。
2、根据权利要求1所述的组配角接触球轴承凸出量的加工方法，其特征 是：本发明对零件装配前应修的凸出量计算是根据下式计算的：把构成组配球 轴承单套轴承的凸出量设定为δ，即：
式中：C为外圈宽度，ai为内圈沟位置尺寸，ae为外圈沟位置尺寸，g为 轴承径向游隙，Ri为内圈沟道曲率半径，Re为外圈沟道曲率半径，Dw为钢球 直径，δ1为轴承施加预负荷后产生轴向预变形量。
所属技术领域
本发明属于轴承的加工技术领域，主要涉及的是一种组配角接触球轴承凸 出量的加工方法。
背景技术
角接触球轴承能同时承受径向和轴向的联合负荷，同时也可以承受纯轴向 负荷，且可以在较高转速下工作。所以，在机床主轴、电主轴等要求高精度、 高转速等场合有着广泛的用途。为提高轴承的承载能力、刚度及旋转精度、角 接触球轴承通常采用两个或多个轴承组配使用，且轴承在工作时一般要施加一 定的预载荷。公知的生产双联配置的角接触球轴承配置形式有背靠背(DB型)、 面对面(DF型)以及串联(DT型)三种。如图1-3所示：背靠背(DB型) 为对称安装，能承受径向载荷，两个方向的轴向载荷，较大的倾覆力矩，两套 轴承的接触角可以不同；面对面(DF型)对称安装，能承受径向载荷两个方 向的轴向载荷，倾覆力矩的能力较差；串联(DT型)为两套轴承相同；同相 排列，能承受径向载荷，一个方向较大的轴向载荷，两套轴承的接触角必须完 全相同。
组配角接触球轴承所能承载的预载荷大小是由单个组配轴承的凸出量所决 定的。单套轴承凸出量即指轴承预载荷作用在同一端面处，一个套圈非基准端 面相对于另一个套圈基准端面的相对位置大小，凸出时，凸出量为“+”值， 凹进时凸出量为“-”值。如图4所示，(单套角接触球轴承的凸出量示意图)， 图中a、b分别表示在载荷Fa作用下轴承两端的凸出量(图示a＞0、b＜0)。 对双联组配轴承，如果是定向组配背靠背配置时，两轴承a1+a2≤0；面对面时， 应有b1+b2≥0；若两轴承串联，则a1+b2≤0或a1+b1≤0；如果是万能组配方 式(即两单套轴承可以以背靠背或面对面任一方式任意组配而得到恒定的预载 荷，也可以任意串联配置而得到恒定的预载荷，也可以任意串联配置而得到一 定的预载荷)则要求单套万能组配轴承的两端凸出量a≤0、b≤0。
目前，国内对组配角接触球轴承凸出量配对加工方法有以下三种：
第一种方法是把轴承全部组装成成品，然后进行凸出量测量、数据记录， 最后进行单机凸出量修配。这种方法存在生产效率低、成品精度低的缺陷，由 于是成品修端面，在修之前，尽管采取在沟道间涂满油脂的方法来尽量防止轴 承相对转动及砂轮磨屑进入沟道而造成沟道表面质量下降，尽管如此，但仍存 在轴承组配后，滚道表面质量劣化严重，以及由此带来的轴承旋转精度和使用 寿命下降等问题。另外，修好凸出量的产品还需用汽油单套清洗后，进行第二 次测量，此方法，既易造成轴承质量下降以及成品修端面时造成废品，又造成 油脂和汽油等的浪费及重复劳动等问题，因此不适应批量性组配角接触球轴承 的生产。
第二种方法是把轴承的一半组装成成品并进行编号、测凸出量、数据记录， 并依据记录数据作出凸出量分布图，根据分布状态计算出修磨量并修磨另一半 轴承相关零件，组装成成品并进行凸出量测量后，与前一半轴承进行组配。这 种加工方法虽生产效率较第一种有所提高，但修磨的一半修磨量大，有时甚至 超出国家标准规定，而轴承组配率仍在60-70％左右，组配不上的轴承还需要 单机修配。单机修配的轴承与上述第一种方法相同，同样存在滚道表面质量劣 化、旋转精度和使用寿命下降以及产生修磨废品、物资耗费大等问题。该法适 用于小批量配对轴承的生产。
第三种加工方法是把轴承全部组装成半成品，即在未装满滚动体前测量出 凸出量值，还原成零件，经计算后进行凸出量修磨，再完成成品组装，凸出量 测量等组配工作。这种加工方法存在生产效率较低、生产组织繁琐，只适用于 高精度，实验性产品配对轴承的生产。
由此可见，上述三种方法均存在一定局限性，整体效率普遍较低，配对过 程复杂繁琐。
组配角接触球轴承所能承载的预载荷大小是由单个组配轴承的凸出量所决 定的。单套轴承凸出量即指轴承预载荷作用在同一端面处，一个套圈非基准端 面相对于另一个套圈基准端面的相对位置大小，凸出时，凸出量为“+”值， 凹进时凸出量为“-”值。如图4所示，(单套角接触球轴承的凸出量示意图)， 图中a、b分别表示在载荷Fa作用下轴承两端的凸出量(图示a＞0、b＜0)。 对双联组配轴承，如果是定向组配背靠背配置时，两轴承a1+a2≤0；面对面时， 应有b1+b2≥0；若两轴承串联，则a1+b2≤0或a1+b1≤0；如果是万能组配方 式(即两单套轴承可以以背靠背或面对面任一方式任意组配而得到恒定的预载 荷，也可以任意串联配置而得到恒定的预载荷，也可以任意串联配置而得到一 定的预载荷)则要求单套万能组配轴承的两端凸出量a≤0、b≤0。
目前，国内对组配角接触球轴承凸出量配对加工方法有以下三种：
第一种方法是把轴承全部组装成成品，然后进行凸出量测量、数据记录， 最后进行单机凸出量修配。这种方法存在生产效率低、成品精度低的缺陷，由 于是成品修端面，在修之前，尽管采取在沟道间涂满油脂的方法来尽量防止轴 承相对转动及砂轮磨屑进入沟道而造成沟道表面质量下降，尽管如此，但仍存 在轴承组配后，滚道表面质量劣化严重，以及由此带来的轴承旋转精度和使用 寿命下降等问题。另外，修好凸出量的产品还需用汽油单套清洗后，进行第二 次测量，此方法，既易造成轴承质量下降以及成品修端面时造成废品，又造成 油脂和汽油等的浪费及重复劳动等问题，因此不适应批量性组配角接触球轴承 的生产。
第二种方法是把轴承的一半组装成成品并进行编号、测凸出量、数据记录， 并依据记录数据作出凸出量分布图，根据分布状态计算出修磨量并修磨另一半 轴承相关零件，组装成成品并进行凸出量测量后，与前一半轴承进行组配。这 种加工方法虽生产效率较第一种有所提高，但修磨的一半修磨量大，有时甚至 超出国家标准规定，而轴承组配率仍在60-70％左右，组配不上的轴承还需要 单机修配。单机修配的轴承与上述第一种方法相同，同样存在滚道表面质量劣 化、旋转精度和使用寿命下降以及产生修磨废品、物资耗费大等问题。该法适 用于小批量配对轴承的生产。
第三种加工方法是把轴承全部组装成半成品，即在未装满滚动体前测量出 凸出量值，还原成零件，经计算后进行凸出量修磨，再完成成品组装，凸出量 测量等组配工作。这种加工方法存在生产效率较低、生产组织繁琐，只适用于 高精度，实验性产品配对轴承的生产。
由此可见，上述三种方法均存在一定局限性，整体效率普遍较低，配对过 程复杂繁琐。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术难点，提出一种组配角接触球轴承凸出量的 加工方法，该方法充分考虑了各参数加工误差对凸出量的影响，从而有效提高 了组配角接触球轴承的一次性配对率，提高了生产效率及产品精度，降低废品 率及生产成本。
本发明实现上述目的采取的技术方案是：计算出整批单套轴承零件装配前 应预修的凸出量；装配前增加相应零件的平面高度尺寸修磨工序，并在平面机 床试修部分零件；将试修零件装配，测量凸出量，根据试修零件凸出量分布情 况，对修磨数量数据进行调整，并在平面机床修磨剩余全部零件。
本发明对零件装配前应修的凸出量计算是根据下式计算的：把构成组配球 轴承单套轴承的凸出量设定为δ，即：
式中：C为外圈宽度，ai为内圈沟位置尺寸，ae为外圈沟位置尺寸，g为 轴承径向游隙，Ri为内圈沟道曲率半径，Re为外圈沟道曲率半径，Dw为钢球 直径，δ1为轴承施加预负荷后产生轴向预变形量。
由上式可以看出轴承参数C、ai、ae、g、Ri、Re、Dw的加工误差均使凸出 量产生变化，分别对各参数求偏导，以确定各参数对凸出量的影响程度。
Эδ/ЭC＝1
Эδ/Эai＝1
Эδ/Эae＝-1
Δδ＝ΔC-Δai-Δae+0.274Δg+0.592ΔRi+0.592ΔRe-0.592ΔDw
因此，从上式可知，套圈宽度和内、外圈沟位置的加工误差对凸出量的影 响最大，影响系数为100％，内、外圈沟道半径和钢球直径次之，为59.29％， 而径向配套游隙的误差对凸出量的影响系数最小为27.4％，且ai、ae、Dw的加 工误差对凸出量的影响是减方向的，即ai、ae、Dw加工成正偏差时，则轴承 凸出量减小，而C、g、Ri、Re的加工误差对凸出量的影响是加方向的，即C、g、 Ri、Re加工成正偏差时，则轴承凸出量增大。
ai、ae的加工公差对凸出量的影响系数为100％，但在生产中由于ai、ae的 加工公差只能定性的用样板控制而不能定量的测出，或能定量的测出，但现有
加工设备能力有限，同时由于加工测量误差和标准件、样板的传递误差， 测量数据会发生不可预测的变化，因此ai、ae的加工公差的控制较难，且达 不到比较有效的结果，因此较难控制。
Ri、Re的加工公差对凸出量有一定的影响，在生产中只能定性的对其控 制而不能定量的测出，同时由于加工设备能力和标准量规的加工及管理等成本 方面的原因，不宜随意更改其大小，因此不宜控制。
轴承径向游隙及钢球公差都是通过选配来实现的，为了保证轴承所具有的 接触角和用户使用轴承的方便，不能对其进行改变，因此不宜调整。
轴承宽度的加工偏差对凸出量的影响系数为100％，且在加工中易于修磨和 定量控制。
从以上分析情况来看，轴承宽度B或C的加工偏差既容易控制又对凸出量 产生较大影响，所以应对其进行重点控制，使单套轴承的凸出量总体分布趋于 一个合理的位置上。
本发明通过对组配角接触球轴承凸出量的加工方法的改进，有效地提高了 产品单批一次性凸出量配对率，一次性配对率提高到96％以上，配对效率提高 了2倍以上，同时也减少了由于单机修配而产生的废品，以及诸多由此带来的 如清洗、精度、轴承寿命下降和重复测量的可靠性等问题，满足了用户的要求。 本发明不仅可以应用于双联配置角接触球轴承，对定向组配的三联、四联等多 联配置角接触球轴承亦有参考价值。
附图说明
附图1-3为现有双联配置的角接触球轴承配置形式示意图。
附图4为本发明凸出量示意图。
图中，C、为外圈宽度，ai、为内圈沟位置尺寸，ae、为外圈沟位置尺寸， g、为轴承径向游隙，Ri、为内圈沟道曲率半径，Re、为外圈沟道曲率半径，Dw、 为钢球直径，δ1、为轴承施加预负荷后产生轴向预变形量。
本发明实现上述目的采取的技术方案是：计算出整批单套轴承零件装配前 应预修的凸出量；装配前增加相应零件的平面高度尺寸修磨工序，并在平面机 床试修部分零件；将试修零件装配，测量凸出量，根据试修零件凸出量分布情 况，对修磨数量数据进行调整，并在平面机床修磨剩余全部零件。
本发明对零件装配前应修的凸出量计算是根据下式计算的：把构成组配球 轴承单套轴承的凸出量设定为δ，即：
式中：C为外圈宽度，ai为内圈沟位置尺寸，ae为外圈沟位置尺寸，g为 轴承径向游隙，Ri为内圈沟道曲率半径，Re为外圈沟道曲率半径，Dw为钢球 直径，δ1为轴承施加预负荷后产生轴向预变形量。
由上式可以看出轴承参数C、ai、ae、g、Ri、Re、Dw的加工误差均使凸出 量产生变化，分别对各参数求偏导，以确定各参数对凸出量的影响程度。
Эδ/ЭC＝1
Эδ/Эai＝1
Эδ/Эae＝-1
Δδ＝ΔC-Δai-Δae+0.274Δg+0.592ΔRi+0.592ΔRe-0.592ΔDw
因此，从上式可知，套圈宽度和内、外圈沟位置的加工误差对凸出量的影 响最大，影响系数为100％，内、外圈沟道半径和钢球直径次之，为59.29％， 而径向配套游隙的误差对凸出量的影响系数最小为27.4％，且ai、ae、Dw的加 工误差对凸出量的影响是减方向的，即ai、ae、Dw加工成正偏差时，则轴承 凸出量减小，而C、g、Ri、Re的加工误差对凸出量的影响是加方向的，即C、g、 Ri、Re加工成正偏差时，则轴承凸出量增大。
ai、ae的加工公差对凸出量的影响系数为100％，但在生产中由于ai、ae的 加工公差只能定性的用样板控制而不能定量的测出，或能定量的测出，但现有
加工设备能力有限，同时由于加工测量误差和标准件、样板的传递误差， 测量数据会发生不可预测的变化，因此ai、ae的加工公差的控制较难，且达 不到比较有效的结果，因此较难控制。
Ri、Re的加工公差对凸出量有一定的影响，在生产中只能定性的对其控 制而不能定量的测出，同时由于加工设备能力和标准量规的加工及管理等成本 方面的原因，不宜随意更改其大小，因此不宜控制。
轴承径向游隙及钢球公差都是通过选配来实现的，为了保证轴承所具有的 接触角和用户使用轴承的方便，不能对其进行改变，因此不宜调整。
轴承宽度的加工偏差对凸出量的影响系数为100％，且在加工中易于修磨和 定量控制。
从以上分析情况来看，轴承宽度B或C的加工偏差既容易控制又对凸出量 产生较大影响，所以应对其进行重点控制，使单套轴承的凸出量总体分布趋于 一个合理的位置上。
本发明通过对组配角接触球轴承凸出量的加工方法的改进，有效地提高了 产品单批一次性凸出量配对率，一次性配对率提高到96％以上，配对效率提高 了2倍以上，同时也减少了由于单机修配而产生的废品，以及诸多由此带来的 如清洗、精度、轴承寿命下降和重复测量的可靠性等问题，满足了用户的要求。 本发明不仅可以应用于双联配置角接触球轴承，对定向组配的三联、四联等多 联配置角接触球轴承亦有参考价值。
附图说明
附图1-3为现有双联配置的角接触球轴承配置形式示意图。
附图4为本发明凸出量示意图。
图中，C、为外圈宽度，ai、为内圈沟位置尺寸，ae、为外圈沟位置尺寸， g、为轴承径向游隙，Ri、为内圈沟道曲率半径，Re、为外圈沟道曲率半径，Dw、 为钢球直径，δ1、为轴承施加预负荷后产生轴向预变形量。
具体实施方式
实施例1：
本实施例为成对背对背角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DB为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、计算内套非基准端面对外套基准端面的凸出量δ
根据公式
将7004AC的参数代入上式有
又
∴凸出量δ＝0.12+0.005
＝0.125
2、试修200件，(修内套非基准端面)尺寸按12-0.12 -0.13加工，检验。
3、将试修部分套圈合套，装配测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量分布情况，本批凸出量有40％偏向“减”方向， 故对剩余待修零件修磨尺寸作一调整，尺寸按12-0.11 -0.12控制。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达98％。
实施例2：
本实施例为成对面对面角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DF为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、计算外套非基准端面对内套基准端面的凸出量δ
因为单套7004AC轴承与实例1完全一样，只是配对形式不同，其凸出量 计算同实施例1(计算略)。
2、试修100件，(修外套非基准端面)尺寸按12-0.11 -0.12修磨，检验。
3、将试修部分套圈合套、装配，测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量数值及分布情况，本批有20％凸出量偏向“加” 方向，故对余下待修外套修磨尺寸调整为11.89±0.005。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达99％。
实施例3：
本实施例为成对串联角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DT为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、本型号与实施例1、2完全一样，只是配对形式不同，其凸出量计算略
(同实施例1的计算)
2、根据其特有的配对形式，我们希望其凸出量δ近可能接近零，达到“万 能配对”效果。因此试修800件，其中内外套圈各400件，均修非基准端面， 尺寸按12-0.09 -0.10控制。
3、将试修部分套圈合套、装配，测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量数值及分布情况，本批凸出量均在零附近，符 合理想状态。故余下的仍按12-0.09 -0.10加工。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达99.5％。
本实施例为成对背对背角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DB为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、计算内套非基准端面对外套基准端面的凸出量δ
根据公式
将7004AC的参数代入上式有
又
∴凸出量δ＝0.12+0.005
＝0.125
2、试修200件，(修内套非基准端面)尺寸按12-0.12 -0.13加工，检验。
3、将试修部分套圈合套，装配测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量分布情况，本批凸出量有40％偏向“减”方向， 故对剩余待修零件修磨尺寸作一调整，尺寸按12-0.11 -0.12控制。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达98％。
实施例2：
本实施例为成对面对面角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DF为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、计算外套非基准端面对内套基准端面的凸出量δ
因为单套7004AC轴承与实例1完全一样，只是配对形式不同，其凸出量 计算同实施例1(计算略)。
2、试修100件，(修外套非基准端面)尺寸按12-0.11 -0.12修磨，检验。
3、将试修部分套圈合套、装配，测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量数值及分布情况，本批有20％凸出量偏向“加” 方向，故对余下待修外套修磨尺寸调整为11.89±0.005。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达99％。
实施例3：
本实施例为成对串联角接触球轴承配置安装形式，以(7004AC/DT为例)， 其凸出量配对步骤如下：
1、本型号与实施例1、2完全一样，只是配对形式不同，其凸出量计算略
(同实施例1的计算)
2、根据其特有的配对形式，我们希望其凸出量δ近可能接近零，达到“万 能配对”效果。因此试修800件，其中内外套圈各400件，均修非基准端面， 尺寸按12-0.09 -0.10控制。
3、将试修部分套圈合套、装配，测凸出量，同时记录凸出量数值。
4、分析试修后产品凸出量数值及分布情况，本批凸出量均在零附近，符 合理想状态。故余下的仍按12-0.09 -0.10加工。
5、轴承装配，凸出量配对。
注：本批凸出量配对成功率达99.5％。
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