韋開偉 廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校

滾動軸承因其具有摩擦系數(shù)小、回轉(zhuǎn)精度高等特點而被廣泛用于各類工程機(jī)械，但由于惡劣的使用工況和承擔(dān)較大徑向力的原因，使其也是較為容易受損的部件。如圖1所示，據(jù)統(tǒng)計，在所有的機(jī)械故障中，由軸承直接或間接引發(fā)的故障所占的比重最高為64%，次之是齒輪引起的故障占25%。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的各類故障中有30%的故障與軸承損傷有關(guān)，僅有10%-20%的滾動軸承可以達(dá)到設(shè)計壽命[1]。而滾動軸承一而滾動軸承一般用于支撐軸類等旋轉(zhuǎn)零部件，支撐件的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整個動力傳動系統(tǒng)的工作效率，從而其在設(shè)備動力傳遞中起著至關(guān)重要的作用。一旦滾動軸承發(fā)生故障或失效將會直接影響設(shè)備的正常工作，甚至導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡[2]。從而研究滾動軸承的加工工藝，針對其中的關(guān)鍵工序提出相應(yīng)的質(zhì)量控制方法，以保質(zhì)保量的完成滾動軸承的加工，對于提高滾動軸承本身乃至整機(jī)的壽命和可靠性具有十分重要的意義[3]。

圖1 引起設(shè)備故障的各部件占比

以滾動軸承中典型的深溝球軸承為例，其一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分構(gòu)成。如圖2所示，滾動體在將滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦的過程中起著關(guān)鍵性的作用，而內(nèi)、外圈是其承受徑向力的關(guān)鍵部件，故本文以應(yīng)用最為廣泛的深溝球軸承為研究對象，主要研究其滾動體和內(nèi)外圈的加工工藝，并針對其中的關(guān)鍵工序提出相應(yīng)的質(zhì)量控制方案，以期為滾動軸承的加工和制造提供一定的參考。

一、滾動體加工工藝

圖2 深溝球軸承結(jié)構(gòu)

滾動體的原材料為鋼絲，目前各生產(chǎn)廠家使用的鋼絲主要以國產(chǎn)為主，也有部分鋼絲從日本、韓國等地進(jìn)口。滾動體的加工主要包含以下八個工序，分別是：①鋼絲采購及質(zhì)量檢驗→②球坯冷鐓成形→③光磨→④熱處理→⑤強(qiáng)化→⑥硬磨→⑦細(xì)研→⑧拋光。在這些工序中，①④⑦對于滾動體的質(zhì)量有直接的影響。首先，在采購鋼絲時，要選擇有相應(yīng)資質(zhì)和良好口碑的廠家，在鋼絲到貨后，要嚴(yán)格執(zhí)行抽檢制度，客觀真實的進(jìn)行原材料的測試，以保證所采購的鋼絲強(qiáng)度、剛度和耐疲勞能力能夠達(dá)到設(shè)計要求；其次，在進(jìn)行熱處理的過程中，要嚴(yán)格控制好處理的溫度和時間，以保障熱處理的質(zhì)量；最后，細(xì)研工序?qū)儆阡撉虻木庸?，是保障滾動體質(zhì)量最后的保障，故在細(xì)研的過程中要合理控制研磨時間，在研磨后要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并制作專用的量具，控制好滾動體的上下偏差。此外，對于研磨后滾動體的質(zhì)量檢測可以在使用簡單量具的基礎(chǔ)上，引入基于渦流探傷原理的內(nèi)部質(zhì)量檢測儀器，進(jìn)而保障滾動體外部尺寸的同時也易于了解滾動體內(nèi)部的質(zhì)量。

二、內(nèi)外圈加工工藝

滾動軸承的內(nèi)外圈均為薄壁件，但是承受著被支撐件傳來的徑向力，而且這種徑向力對于內(nèi)外圈的局部是周期循環(huán)的，所以內(nèi)外圈易于出現(xiàn)疲勞，產(chǎn)生疲勞缺陷。為了提高內(nèi)外圈的強(qiáng)度、剛度和耐磨性，使使用壽命能夠達(dá)到設(shè)計壽命，在內(nèi)外圈加工過程中需要對其進(jìn)行熱處理的基礎(chǔ)上還要進(jìn)行滲碳處理。一般而言，滾動軸承內(nèi)外圈的加工工藝流程為：①原材料采購及檢驗→②鍛造毛坯③退火→④粗車→⑤滲碳→⑥精車→⑦鉆銑槽或孔→⑧淬火→⑨精磨。上述工藝中原材料的檢驗、滲碳、精磨對內(nèi)外圈的質(zhì)量起到十分關(guān)鍵的作用。原材的質(zhì)量直接影響到內(nèi)外圈的質(zhì)量，所以在原材料的檢驗過程中務(wù)必要控制好鋼棒料的質(zhì)量，做到粗檢的同時抽樣精檢其內(nèi)部合金元素、金相等。滲碳過程中，要嚴(yán)格控制滲碳層深、滲碳層的梯度變化率和各深度的硬度等。精磨是內(nèi)外圈加工的最后工序，在精磨的過程中要嚴(yán)格控制研磨參數(shù)，研磨后也要做好相應(yīng)的質(zhì)量檢測，控制好精檢和粗檢的比例。此外，由于內(nèi)外圈屬于薄壁件，熱處理的過程中易于出現(xiàn)不規(guī)則、不可預(yù)料的變形，所以在精磨前和精磨后一定要做好相應(yīng)的檢測工作。

三、結(jié)論

本文以滾動軸承為研究對象，針對其滾動體、內(nèi)外圈的加工工藝，在分析現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，指出了其中主要影響滾動軸承質(zhì)量的工序。并針對其中的關(guān)鍵工序，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制策略，以期能夠保證滾動體和內(nèi)外圈的質(zhì)量，最終使得滾動軸承的使用壽命能夠達(dá)到設(shè)計壽命，為整機(jī)的安全運(yùn)行提供可靠保障。