以双列调心滚子轴承热处理后的外圈滚道面加工为例，针对车刀刀尖经过油孔时出现的振刀问题，对外圈滚道面热处理后的加工工艺流程进行优化，减少振刀现象、提高零件精度的同时也提高了加工效率。

PART 01 序言

双列调心滚子轴承凭借其高承载、自调心和耐用的特点，在重工业、新能源及高端制造等领域持续占据重要地位。随着全球产业升级和技术创新，其应用场景将进一步扩展，尤其是在复杂工况和高可靠性要求的设备中。 

近年来，随着风力发电行业的快速发展与壮大[1]，作为在风电双馈机型主轴轴承中应用频次最高的轴承，双列调心滚子轴承的市场占有率高达90%以上，是双馈机型设备中不可或缺的角色之一。随着齿轮箱功率不断增加，轴承在单位时间内需要的润滑油也随之增多，为了满足该要求，轴承外圈滚道面上的润滑油孔也要扩大，这就加剧了加工过程中的振刀情况，影响了零件加工精度与效率。

PART 02 双列调心滚子轴承结构

双列调心滚子轴承具有自动调心功能，能够有效补偿齿轮轴系的安装误差和运行中的变形，确保齿轮啮合精度，降低振动和噪声；并且具有高承载能力和长寿命特性，使其成为工业装备中不可或缺的核心零部件之一。双列调心滚子轴承结构如图1所示，由外圈、内圈、呈对称放置的两列滚子以及保持架组成，并且在其外圈中部还有一个进油的通孔（以下简称油孔）用以润滑滚道。

图1　双列调心滚子轴承结构示意

PART 03原工艺及存在的问题

3.1 热处理后加工工艺

双列调心滚子轴承的外圈滚道面热处理后常规加工工艺流程为：硬车外圈滚道面→精车外圈滚道面→终磨外圈滚道面→超精加工外圈滚道面。 
（1）硬车外圈滚道面　工序分两步。第一步采 用“低转速、高进给”的方式去除外圈滚道表面大部分余量；第二步采用“高转速、低进给”的方式 简单修整外圈滚道表面精度。两个步骤车刀加工轨迹均按照外圈滚道面轮廓。 

（2）精车外圈滚道面　加工方法和机床参数与硬车外圈滚道面工序第二步相似，不同的是本工序所选用的机床精度更高，且加工前外圈滚道面的校正要求更高。

 （3）终磨外圈滚道面　采用成形磨削（见图2）工艺[2]进一步提升外圈滚道面尺寸及轮廓精度， 使其达到图样要求

图2　成形磨削示意

（4）超精加工外圈滚道面　在超精机上用油石对外圈滚道表面进行精细加工，外圈滚道面尺寸基本不发生变化，仅为了提高外圈滚道表面质量。

3.2 存在的问题

因为常规双列调心滚子轴承的油孔尺寸较小， 通常为φ5mm以下，小于普通60°外圆车刀的刀尖尺寸，所以加工此位置时虽有振动，但影响较小。然而由于目前常用的双馈机型主轴轴承外径尺寸较大，通常情况下外径尺寸可达 φ 1500 - φ2000mm，其油孔尺寸一般设计为φ10.0-φ12.5mm，远大于车刀刀尖 尺寸，因此在硬车外圈滚道面和精车外圈滚道面工序，车刀刀尖经过油孔易出现较为明显的振刀现象[3]， 给生产造成较大的麻烦，主要有三方面：
①增加了车刀刃口崩损的概率，导致加工成本增加。
②造成油孔四周有多个较深的刀痕，并且这些刀痕在后续磨削工序中无法完全消除，增加了不合格品产生的概率。
③导致外圈滚道面直径尺寸波动较大，使得终磨外圈滚道面工序需要留出更多的加工余量去重新修正外圈滚道面尺寸精度，加工成本和效率均会受到较大影响。

PART 04工艺优化

为消除振刀造成的加工难题，将外圈滚道面热处理后的加工工艺优化为：硬车外圈滚道面→细磨外圈滚道面→终磨外圈滚道面→超精加工外圈滚道面。 

（1）硬车外圈滚道面　工序分两步。第一步车削加工外圈滚道面，去除外圈滚道面余量至剩余0.08mm，此步骤与原工艺相同；第二步如图3所示，车削加工外圈滚道面剩余的0.08mm余量。需要注意的是，在车削过程中应避开油孔上下的余量区域（图3中A1～A4区域）。此步骤的目的是通过改变车刀原有的加工轨迹，避开了油孔区域，使得车削加工油孔时造成的刀痕留在了外圈滚道面余量上，方便后道工序去除，同时去除了更多的加工余量，缩短了后道工序的加工周期。

图3　硬车工序第二步示意

（2）细磨外圈滚道面　将砂轮按照外滚道形状修整后，使砂轮中部与外圈滚道中部对齐，采用成形磨削的方式，对外圈滚道面进行细磨加工（见图4），Y轴方向上零件两端倒角位置不加工，留至终磨工序。以细磨代替精车，通过砂轮更大的加工接触面积，去除上道工序中留在余量上的刀痕，减少了不合格品的同时，也减小了车刀刃口崩损的概率。由于优化后的硬车工序去除的余量较原工艺 多，因此此步骤虽然为磨削工序，但实际加工时间与原工艺精车加工时间相近，且加工精度比精车高，使得下道工序的校正工作变得更加简单，零件的加工精度得到保障，整体加工效率更高。

图4　对外圈滚道面进行细磨加工示意

（3）终磨外圈滚道面　采用范成磨削（见图5）去除剩余余量，并对中间已成形区域进行细微修整，最终达到图样要求。范成磨削即工件旋转中心与砂轮旋转中心在同一平面内，且相互垂直，工件做旋转运动，砂轮除了做旋转运动外，还沿着旋转砂轮旋转轴线做横向移动[4]，最终在外圈滚道磨削面形成交叉网状磨削纹路（见图6）。本工序相较原工艺而言，加工效率更高。

图5　范成磨削示意

图6　范成磨削形成交叉网状磨削纹路

（4）超精加工外圈滚道面　与原工艺相同。

PART 05实际加工效果

由于工艺优化后的硬车工序绕开了油孔区域，细磨工序进一步去除刀痕，故在减少振刀现象的同时，降低了崩刃出现的概率。经过实际加工测试，工艺优化前后的班产量对比见表1。

表1　工艺优化前后的班产量对比（单位：件/班）

随机选取分别使用优化前后的工艺方法加工的两批零件（每批零件都是连续生产的）各24件， 测量其外圈滚道面直径，采用原工艺加工的零件直径范围为φ612.980~φ613.645mm，尺寸波动范围较大；而采用优化后的工艺加工的零件直径范围为φ613.165～φ613.435mm，尺寸波动范围较小。 

综上所述，工艺优化效果为：
①通过改变车刀加工轨迹，降低了车刀刃口崩损的概率。
②工艺优化后，减少了振刀现象，消除了加工油孔产生的刀痕，降低了不合格品出现的风险，提升了加工效率。
③通过班产量对比及两组直径数据对比可以看 出，工艺优化后的直径尺寸波动范围明显减小，尺寸精度得到了极大改善。

PART 06结束语

本文针对双列调心滚子轴承外圈滚道面车削时，刀尖经过油孔出现的振刀问题进行原因分析和工艺优化，将热处理后的外圈滚道面加工调整为硬车外圈滚道面→细磨外圈滚道面→终磨外圈滚道面→超精加工外圈滚道面4道工序。优化后的硬车工序绕开了油孔区域，降低了振刀造成刃口崩损的概率，并采用成形磨削和油石细磨进一步去除刀痕， 减小了外圈滚道面直径尺寸的波动范围，提升了尺寸精度，降低了加工成本，提高了加工效率。