滚动轴承套圈数控车削缺陷分析及改进措施

序言目前，国内轴承行业的轴承套圈已经采用先进的数控车削加工技术。生产实践中发现，轴承套圈在数控车削加工过程中，由于受到各种因素的影响，加工出来的工件不仅达不到规定的技术要求，还会出现各种各样的质量问题，从而造成不合格品甚至废品。因此，必须进行质量分析，找出质量问题产生的原因，采取相应的纠正预防措施。滚动轴承套圈数控车削加工过程中的常见缺陷有：车刀纹粗大、垫伤、漏工序、工件放偏、车削瘤、滚道留筋、振纹、倒角异常、挡边低及崩刀等。有些缺陷出现在表面，很容易被发现，例如车刀纹粗大、漏工序等，可以将缺陷件挑出来后进行返工，经检验合格后流转至下道工序；有些缺陷如垫伤、倒角异常及挡边低等，必须将缺陷件挑出来做报废处理；另外一些缺陷，例如工件放偏、车削瘤及滚道留筋等，不容易被发现，若流入下道工序，则会带来质量隐患，甚至会导致产品报废。下面以实例分析方式，对滚动轴承套圈数控车削加工过程中产生的缺陷进行原因分析并加以整理归纳，提出相应的改进措施。缺陷分析与改进措施2.1

工件车刀纹粗大轴承套圈车削完成后，发现端面有非常明显的粗大车刀纹（见图1）。产生这种缺陷的主要原因是车削刀具选用不合理，如刃口形状、角度不正确（如刀头太尖等），甚至刃口有缺陷；进刀速度快，进给量选择不合理；主轴的间隙大，车削过程中产生振动；材料硬度不合格，如果套圈锻件太硬或太软，则也会出现刀纹粗大问题。图1端面车刀纹粗大针对该问题采取的改进措施如下。1）选择合适的车削刀具、合理的进刀速度，调整机床主轴间隙在合适的范围。2）要求轴承套圈锻件球化退火后硬度在合格范围之内（如GCr15轴承钢退火硬度为88～94HRB），这样可避免因硬度不合格而导致的车削刀纹粗大问题。3）改善机床的刚度，避免机床、工件及刀具在车削过程中产生振动。4）对于端面有明显车刀纹的轴承套圈，挑出来做报废处理，决不能流入下道工序。2.2

工件垫伤数控车削后的轴承套圈端面或外径某部位有明显的凹坑，称为车削垫伤。这种垫伤一般有几件或更多件，并且在同一位置。端面垫伤如图2所示，外圆垫伤如图3所示。图2端面垫伤图3外圆垫伤产生这种缺陷的主要原因是轴承套圈在车削过程中，切屑粘在夹具上，坚硬的切屑在强大的夹具夹持力作用下被压入套圈平面或外径部位，导致平面或外径有凹坑。针对该问题的改进措施如下。1）在每一台数控车床上配备一部高压气枪，要求每一位操作人员在车削套圈过程中，每车削完一件，用高压气枪吹扫夹具，去除夹具上的切屑，防止因切屑粘在夹具上而导致工件端面出现垫伤。2）发现端面有明显垫伤的轴承套圈必须做报废处理，不得流入下道工序。2.3

工件放偏车削加工完成的轴承套圈，经热处理磨削加工后，发现端面有一部分留有黑皮（见图4）。产生这种缺陷的主要原因是在数控车削加工过程中，定位环上可能存有切屑，或者在工件夹紧时工件放偏，造成装夹定位不准确。图4端面留有部分黑皮针对该问题的改进措施如下。1）内圈装夹前用高压气枪吹扫夹具，保持夹具干净清洁，确保工件定位准确。2）要求操作人员在加工过程中用仪表检验加工后的轴承内圈车削件，发现有工件放偏的轴承内圈后及时查找原因，并挑出放偏的内圈做报废处理。2.4

车削瘤数控车削加工后的轴承套圈装配大倒角部位的车削瘤（见图5），粘在轴承零件表面，凸起的车削瘤产生硬度较高的金属粘附物，形成致密的颗粒，高度1.0mm，面积在1.5mm²左右，因不易去除而严重影响外观质量。产生这种缺陷的主要原因是车削用成形刀口崩刃，出现局部缺口，使加工表面形成绒状车削瘤。由于轴承套圈锻件硬度不均匀，故容易引起机床振动而使刀具磨损加剧并产生车削瘤。图5车削瘤针对该问题的改进措施如下。1）选择合适的车削刀具、合理的进刀速度，避免刀口崩刃。2）对车削刀具使用寿命进行管控，在达到刀具使用寿命之前必须更换刀具。3）严格控制球化退火质量，要求轴承套圈锻件球化退火后硬度均匀并在合格范围之内（如GCr15轴承钢退火硬度88～94HRB），避免因硬度不均匀引起整个工艺系统的振动而使刀具磨损加剧并产生车削瘤。2.5

车削件装配倒角处留筋数控车削后的轴承套圈装配倒角部位留筋（明显的车刀纹）如图6所示。产生这种缺陷的主要原因是倒角部位车削量大，排屑不畅；机床主轴跳动过大，主轴轴承游隙过大，造成加工倒角留筋。图6

装配倒角处留筋针对该问题的改进措施如下。1）在编制倒角加工程序时，增加一次精车走刀，留加工余量0.05～0.10mm，以降低倒角的表面粗糙度值。2）定期对机床设备的精度进行检测，确保机床精度合格。3）发现轴承套圈装配倒角部位留筋（明显的车刀纹）后，应用数控车床返工，车削除去倒角部位的留筋。2.6

车削振纹数控车削后的轴承套圈外径部位有明显的车削振纹（见图7），表面呈现细小的纹路，外观表面粗糙度值Ra=25μm左右。产生这种缺陷的主要原因是车削加工过程中车刀刚度不足，切削力过大，造成车刀“发振”，使工件表面产生振纹；另外，毛坯留量偏大或不均匀（可能是椭圆度超差），会使刀具因受交变切削力冲击而发振；车削加工过程中切削量选择不当，吃刀量过大，产生了车削振纹。图7

车削振纹针对该问题的改进措施如下。1）严格控制轴承套圈锻造毛坯的椭圆变形，在车削加工之前，对轴承套圈锻造毛坯椭圆进行全检，挑出椭圆度超差的不合格品。2）对椭圆度不合格品选用合理的车削量，必要时增加车削次数，由一次走刀改为二次走刀加工。3）车削后将轴承套圈外径存在振纹的工件挑出，在后工序磨削加工时单独进行加工。2.7

车削倒角异常数控车削完成后的轴承外圈装配倒角异常。正常情况下倒角圆滑过渡如图8所示，而异常轴承外圈倒角有一深度2.0mm、宽度3.0mm左右的沟槽（见图9）。产生这种缺陷的主要原因是由于操作人员对系统不熟悉，在车削加工过程中随意调整刀补，因此造成正在加工的产品倒角异常。图8

正常倒角圆滑过渡图9

异常倒角沟槽缺陷针对该问题的改进措施如下。1）对操作人员进行培训，严格按照正确的方式进行操作。2）在程序运行结束后再调整。2.8

轴承零件挡边低数控车削后的轴承套圈，经热处理、磨削后，发现挡边部位留有车刀纹（见图10）。对产品进行切片分析，测量沟底的高度及平行差、倒角坐标尺寸等参数，得出的结论是该产品的挡边高度尺寸偏低0.05～0.10mm（见图11）。产生这种缺陷的主要原因是在换型号时的试机产品或因调整刀补错误而造成的。正常情况下这件不合格品应隔离并放入指定的废品箱内，但最终有可能是因错放而造成流入下一工序。图10挡边留有车刀纹图11挡边高度尺寸偏低针对该问题的改进措施如下。1）对加工过程中产生的各种不合格品进行区分隔离，返工品和废品分别放入指定的容器，避免错放。2）操作人员发现不合格品后，应对之前的产品往前追溯检验，若出现不合格的情况，应对整箱产品进行全检，杜绝不合格品流入下一工序。2.9

油沟不符合图样要求数控车削后的轴承套圈，经热处理、磨削后，发现大挡边油沟不符合图样要求。经对此件不合格品进行切片投影分析（油沟缺陷见图12），挡边外径、挡边倒角等均符合要求，说明挡边总高度没有超差，只是在加工油沟时发生了位移，使得油沟径向坐标小、轴向坐标大。产生这种缺陷的主要原因是在换型号时的试机产品意外调整刀杆时造成的[3]。图12油沟缺陷针对该问题的改进措施如下。1）车工部应对加工过程中产生的各种不合格品进行区分隔离，避免因错放而造成漏返工或错返工。2）