絲杠支撐專用雙列角接觸球軸承外圈溝道精度檢測方法

陳太平

（中山市盈科軸承制造有限公司，廣東中山 528437）

絲杠支撐專用雙列角接觸球軸承外圈溝道精度檢測方法

陳太平

（中山市盈科軸承制造有限公司，廣東中山 528437）

針對絲杠支撐專用雙列角接觸球軸承外圈溝道接近半溝型，現(xiàn)有測量技術(shù)無法準(zhǔn)確測量溝道位置及兩溝間距問題，應(yīng)用軸承高度測量儀，通過制作標(biāo)準(zhǔn)樣圈，分別測量軸承外圈兩端單邊裝配高并控制在工藝設(shè)定范圍內(nèi)，間接實現(xiàn)軸承溝道位置、直徑和溝心距形成的軸承成品組裝綜合影響因素良好控制，從而保證軸承總體裝配精度。

絲杠軸承；外圈溝道；軸向位置

絲杠支撐專用雙列角接觸球軸承精度要求高、負(fù)荷能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工中心和各種通用設(shè)備絲杠支承。

1 軸承結(jié)構(gòu)

絲杠支撐專用雙列角接觸球軸承由一個截面呈“凸”型的雙溝道外圈和兩個窄端面相對并留有預(yù)載調(diào)整間隙的內(nèi)圈和鋼球、保持架、密封圈組成，公稱接觸角58°～62°，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩套單列角接觸推力球軸承背靠背安裝的“O”型配置（圖1）。

接觸角是絲杠軸承的重要設(shè)計參數(shù)，與軸承的剛度指標(biāo)有著直接關(guān)系。接觸角設(shè)計指標(biāo)的實現(xiàn)，與套圈溝道各參數(shù)息息相關(guān)，包括內(nèi)、外套圈溝位置、溝道直徑，尤其是外圈兩溝道間距離（下簡稱溝心距）的測量精度及準(zhǔn)確性對最終產(chǎn)品裝配精度有著重要影響。

2 軸承溝道參數(shù)測量

圖1 軸承結(jié)構(gòu)圖

2.1 現(xiàn)有測量方法及其不足

通常，接觸角≤45°的角接觸軸承套圈生產(chǎn)過程中，多用D012軸承溝道專用檢查儀進(jìn)行溝道直徑、位置或溝心距檢測，可獲得較為滿意的測試效果。但對于擁有較大接觸角的軸承，因其套圈溝道形狀接近半溝，無法進(jìn)行儀器測頭定位，不少廠家采用溝位置和溝心距漏光樣板進(jìn)行控制，檢驗精度、準(zhǔn)確性和效率等受限于工位光線、樣板本身的制造精度、操作者技能水平和責(zé)任心等影響，常因錯判、漏判導(dǎo)致最終成品精度達(dá)不到設(shè)計要求。同時由于漏光樣板不能具體讀數(shù)，使用不便。

2.2 通過“單邊裝配高”控制溝道參數(shù)新方法

2.2.1 測量原理與組件構(gòu)成

針對絲杠接觸角約為60°，套圈溝道接近半溝，無法直接采用專用溝道檢查儀及漏光樣板檢測不理想問題，應(yīng)用軸承高度測量儀（G904），通過制作標(biāo)準(zhǔn)樣圈并分別測量樣圈端面至外圈指定端面之高度（下簡稱單邊裝配高），間接測量及控制軸承外圈兩溝間距，收到了較為理想的效果。測量原理及組件構(gòu)成如圖2（a）、圖2（b）所示。

圖2 裝配高測量原理圖

本測量方法基于保證成品軸承裝配高和接觸角為目的，采用標(biāo)準(zhǔn)件比較測試法分別測量軸承外圈兩端單邊裝配高并控制在工藝設(shè)定范圍內(nèi)，間接實現(xiàn)軸承溝道位置、直徑和溝心距形成的軸承成品組裝綜合影響因素良好控制，最終保證軸承總體裝配精度。

2.2.2 測量組件準(zhǔn)備與制作

（1）制作內(nèi)圈溝道標(biāo)準(zhǔn)樣圈

內(nèi)圈溝道標(biāo)準(zhǔn)樣圈以同型號軸承內(nèi)圈為基型，如圖3所示。

為保證測量準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)樣圈制作時，溝徑尺寸di和溝位置ai應(yīng)盡量接近內(nèi)圈相應(yīng)參數(shù)名義尺寸（誤差≤0.002 mm）。

制作標(biāo)準(zhǔn)樣圈時先在溝底處預(yù)留一定鎖口，形成鎖口直徑da，以便磨削溝道時可以采用DO12軸承溝道專用檢查儀準(zhǔn)確測量溝道直徑di、溝位置ai，待溝道磨削完成及相關(guān)尺寸標(biāo)定后，磨削去除鎖口預(yù)留量，形成與內(nèi)圈完全一致的溝底形狀。

圖3 內(nèi)圈溝道標(biāo)準(zhǔn)樣圈圖

（2）挑選標(biāo)準(zhǔn)鋼球

按照軸承中鋼球設(shè)計尺寸挑選測試用標(biāo)準(zhǔn)鋼球，鋼球規(guī)值為0，分規(guī)值盡量接近0，以減少測量基準(zhǔn)偏移。

（3）選用保持架

保持架在測量時用以分隔和保持鋼球，利于鋼球均勻地支承內(nèi)圈標(biāo)準(zhǔn)樣圈，避免歪斜?？蛇x用已有適用保持架成品或采用不易劃傷鋼球和溝道的塑料或尼龍材料加工而成。球兜孔數(shù)量以軸承中鋼球設(shè)計數(shù)量或該數(shù)量-1為宜。

（4）制作單邊裝配高標(biāo)準(zhǔn)件

如圖2所示，單邊裝配高標(biāo)準(zhǔn)件高度，等于內(nèi)圈標(biāo)準(zhǔn)樣圈端面至外圈遠(yuǎn)離內(nèi)圈標(biāo)準(zhǔn)樣圈一端面之間的垂直高度，該高度可由軸承套圈各內(nèi)部名義尺寸計算得到：

其中：ae—外圈溝位置；ai—內(nèi)圈溝位置；

Re－外溝曲率半徑；Ri－內(nèi)溝曲率半徑；

Dw－鋼球直徑；α—接觸角。

根據(jù)計算所得裝配高T制作高度標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件高度等于T，如圖2。

（5）制作負(fù)荷塊

為保證測值穩(wěn)定及準(zhǔn)確，測試時在內(nèi)圈標(biāo)準(zhǔn)樣圈上面設(shè)置一測量負(fù)荷塊（見圖2），負(fù)荷塊形狀如圖4所示，大端直徑ΦE和小端直徑ΦC，視乎軸承尺寸適宜選取即可。

2.2.3 測量操作

（1）外圈寬度控制

本測量方法通過分別測量軸承外圈兩端單邊裝配高控制軸承外圈兩溝間距，因而外圈寬度尺寸及其分散度直接影響溝心距控制效果。因此，外圈寬度磨削時需將寬度公差控制在±0.010 mm之內(nèi)，并對其按照0～-0.01 mm和0～+0.010進(jìn)行分組管理，以利于磨削溝道時機(jī)床調(diào)整和獲得較小的裝配高分散度。

圖4 測量負(fù)荷塊圖

（2）測量裝配高T

1）測量外圈寬度并記錄數(shù)值。

2）按照圖3（a）所示測外圈一端單邊裝配高T1。

然而，雖然我國產(chǎn)業(yè)市場化進(jìn)程不斷加快，但不同產(chǎn)權(quán)性質(zhì)企業(yè)競爭并不充分。很多進(jìn)入門檻較高處于壟斷地位的低競爭行業(yè)，多存在于大型國企之間，政府的支持以及體制的庇護(hù)削弱了市場化的競爭環(huán)境對企業(yè)經(jīng)營的沖擊，管理者獲得超額收益的成本降低使國有背景企業(yè)創(chuàng)新效率更低 （董曉慶，2014）［12］，國有控股方治理機(jī)制可能并不能有效緩解高能力管理者對于研發(fā)投資的消極作用 （徐偉和張榮榮等，2017）［13］?；诖?，提出以下假設(shè)。

3）反轉(zhuǎn)外圈，測外圈另一端單邊裝配高T2。

4）根據(jù)外圈寬度偏差對所測得的T1、T2進(jìn)行修正，修正的方法為：

修正值=-外圈寬度偏差。

當(dāng)修正后的T1′、T2′均在工藝要求范圍時，該產(chǎn)品合格，亦即其溝心距和溝位置控制在合格范圍內(nèi)。

3 測量方法驗證

本測量方法經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場多型號、多批次使用驗證，可有效控制影響軸承成品裝配精度的外圈溝心距等各溝道參數(shù)?，F(xiàn)以AR.BSDF-M90.ZG絲杠軸承外圈為例，列示應(yīng)用本測量方法測得兩端單邊裝配高滿足工藝要求時，溝心距實際測量結(jié)果及對應(yīng)關(guān)系。

外圈寬度 34±0.01 mm，兩溝溝心距 17± 0.02 mm，

則：單邊名義裝配高：

實測裝配高T1′=34.006+修正值，公差按±0.02 mm控制。

抽取案例軸承外圈10件，用上述方法測量外圈寬度偏差和兩溝裝配高T并計算出T'，并使用輪廓儀驗證測量兩溝溝心距，數(shù)據(jù)如表1。

該表數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)外圈兩溝的單邊裝配高均控制在合格范圍內(nèi)時，兩溝溝心距尺寸均落在合格區(qū)間內(nèi)，說明此測量方法用于控制外圈溝心距是可行的。

表1裝配高和溝心距測量值mm

4 結(jié)論

盡管絲杠軸承外圈雙溝溝心距可以通過輪廓測量儀進(jìn)行測量，但使用其測量及控制溝道至套圈端面的位置存在操作上的困難，且受限于輪廓儀的操作方法、測試效率和對使用場所的要求，生產(chǎn)現(xiàn)場批量生產(chǎn)時無法直接采用。本文推薦的通過“單邊裝配高”控制溝道參數(shù)新方法，將套圈端面、溝道關(guān)聯(lián)控制，實現(xiàn)了軸承溝道位置、直徑和溝心距形成的軸承成品組裝綜合影響因素良好控制，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場近3年使用驗證，所生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，完全滿足軸承成品設(shè)計要求。

［1］洛陽軸承研究所.角接觸球軸承優(yōu)化設(shè)計方法［Z］. 2006.

Inspection Method of Outer Ring Raceway Precision of Double Row Angular Contact Ball Bearings for Ball Screw Supporting

CHEN Tai-ping
（TCB Bearing Manufacturing Co.，Ltd.，Zhongshan528437，China）

As the outer ring raceway of ball screw double row angular contact ball bearings is close to semi-groove type，the existing measurement techniques cannot precisely measure the raceway position and space between.By means of bearing height measuring instrument，with the reference of master outer ring，separately measure the assembly height of outer ring at each side and ensure them to be in the process specification，therefore，comprehensive factors of raceway position，diameter and difference of raceway to center which affect bearing assembly quality，is indirectly well controlled.Eventually，ensure the overall assembly precision of bearings.

ball screw bearings；outer ring raceway；axial position

TG8

A

1009－9492(2014)08－0052－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.015

陳太平，男，1967年生，湖南祁東人，工程師。研究領(lǐng)域：軸承。已發(fā)表論文2篇。

(編輯：向 飛)

2014－02－25