以双列调心滚子轴承热处理后的外圈滚道面加工为例，车刀刀尖经过油孔时易出现振刀问题。为解决这一问题，本文对该外圈滚道面热处理后的加工工艺流程进行优化，在减少振刀现象、提升零件精度的同时，提高了加工效率。

一、引言

双列调心滚子轴承具备高承载、自调心和耐用等特性，在重工业、新能源及高端制造等领域发挥着重要作用。随着全球产业升级和技术创新，其应用场景不断拓展，尤其在复杂工况和高可靠性要求的设备中应用广泛。

近年来，风力发电行业迅猛发展[1]。双列调心滚子轴承作为风电双馈机型主轴轴承中应用最为频繁的轴承，市场占有率超过 90%，是双馈机型设备的关键部件。随着齿轮箱功率的持续提升，轴承单位时间内所需的润滑油量增多，为满足这一需求，轴承外圈滚道面上的润滑油孔需扩大，这加剧了加工过程中的振刀现象，对零件加工精度和效率产生了不利影响。

二、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，可有效补偿齿轮轴系的安装误差和运行变形，确保齿轮啮合精度，降低振动和噪声。同时，其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。

双列调心滚子轴承结构如图 1 所示，主要由外圈、内圈、两列对称放置的滚子以及保持架组成，外圈中部设有进油通孔（以下简称油孔），用于润滑滚道。

三、原工艺及存在的问题

（一）热处理后加工工艺

双列调心滚子轴承外圈滚道面热处理后的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。

硬车外圈滚道面：该工序分两步进行。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。两个步骤中，车刀加工轨迹均沿外圈滚道面轮廓。
   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的第二步相似，但本工序所选用的机床精度更高，且加工前对外圈滚道面的校正要求更严格。
   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。

超精加工外圈滚道面：在超精机上使用油石对外圈滚道表面进行精细加工，此工序基本不改变外圈滚道面尺寸，仅用于提高表面质量。

（二）存在的问题

常规双列调心滚子轴承的油孔尺寸较小，通常小于φ5mm，小于普通 60°外圆车刀的刀尖尺寸，因此加工该位置时虽有振动，但影响较小。然而，目前常用的双馈机型主轴轴承外径尺寸较大，一般在φ1500～φ2000mm 之间，其油孔尺寸通常设计为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中，车刀刀尖经过油孔时易出现明显的振刀现象[3]，给生产带来诸多困扰，主要体现在以下三个方面：

增加了车刀刃口崩损的概率，导致加工成本上升。
  使油孔四周产生多个较深的刀痕，且这些刀痕在后续磨削工序中难以完全消除，增加了不合格品的产生概率。
  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预留更多的加工余量来重新修正尺寸精度，进而影响加工成本和效率。

四、工艺优化

为解决振刀导致的加工难题，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。
（一）硬车外圈滚道面

该工序分两步进行。第一步车削加工外圈滚道面，去除余量至剩余 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。需注意的是，车削过程中应避开油孔上下的余量区域（图 3 中 A1～A4 区域）。此步骤通过改变车刀原有的加工轨迹，避开油孔区域，使车削油孔时产生的刀痕留在外圈滚道面余量上，便于后道工序去除，同时去除更多加工余量，缩短后道工序加工周期。

（二）细磨外圈滚道面

将砂轮按外滚道形状修整后，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，去除上道工序留在余量上的刀痕，减少不合格品的同时，降低车刀刃口崩损的概率。由于优化后的硬车工序去除的余量比原工艺多，因此此磨削工序实际加工时间与原工艺精车加工时间相近，且加工精度更高，使下道工序的校正工作更简便，保障了零件加工精度，提高了整体加工效率。

（三）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。范成磨削是指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，砂轮除旋转外，还沿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）。本工序相比原工艺，加工效率更高。

（四）超精加工外圈滚道面

与原工艺相同。

五、实际加工效果

由于工艺优化后的硬车工序避开了油孔区域，细磨工序进一步去除了刀痕，因此在减少振刀现象的同时，降低了崩刃出现的概率。经实际加工测试，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）
工艺类型 班产量
原工艺 [具体数值]
优化后工艺 [具体数值]

随机选取分别采用优化前后工艺方法加工的两批零件（每批均为连续生产）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；采用优化后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，工艺优化效果显著：

通过改变车刀加工轨迹，降低了车刀刃口崩损的概率。
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。
从班产量对比和两组直径数据对比可以看出，工艺优化后直径尺寸波动范围明显减小，尺寸精度得到极大改善。

六、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了原因分析，并进行了工艺优化。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。优化后的硬车工序避开油孔区域，降低了振刀造成刃口崩损的概率，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。