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摘要：本文主要对零件轴承球体的机械加工工艺存在的各种问题进行了划分与分析，并提出了相应的改进措施。通过实践证明该工艺过程有效地解决了此零件难加工的问题。
关键词：高精度轴承、加工工艺、过程剖析
一、前言
球面轴承零件的材料为高温合金GH3030，内孔要求公差等级为IT1级（公差0～0.012mm），外形球體公差等级也为IT1级，球面与内孔两端孔口边缘最薄处不大于0.6mm，球形表面在L长度范围内有镀层（图1）。因该零件加工精度要求高，使镀铬表面加工存在一定难度。以下就此零件的制造加工工艺过程进行分析。
二、难点分析
1.该零件的材料GH3030是难加工材料中的一种，其特性熔点高、脆性高。加工过程中易产生的热量造成零件的变形;
2.内孔和外球面的加工工序的确定;
3.镀铬过程中对端面和非镀铬层面的保护，镀铬外形几何形状的确定;
4.外球面加工过程中夹具的形式确定;
5.外球面加工精度的保证。
三、加工工艺过程分析
1.经分析，球面轴承内孔和外球面尺寸要求精度高，加工难度较大。如果先加工球面，利用数控车床可以较好的保证球面精度和厚度尺寸的一致性，但再加工内孔时，只能装夹球面。此加工方法切削余量大，加工过程中产生的热量和切削力，会造成球面的夹伤和精度的破环。又因该零件壁薄，易造成零件在自由状态尺寸的变化。因此确定粗加工时去量少，以增加壁厚尺寸，待完成内孔加工后再加工外形球面的加工。
2.以内孔定位加工外球面，那么定位夹具的设计形式将如何选择？在传统的内孔定位加工外形的心轴形式中有锥心轴、弹性心轴、固定心轴等方式。由于内孔尺寸精度高，加工时，内孔和心轴配合间隙不能影响球表面的加工精度，经试加工，最终采用固定心轴，以台阶孔端面定位，能更好确定球面定心尺寸，保证球面的加工精度。
3.非镀层表面和端面的保护设计，要求镀层和非镀层尺寸一致，为减少加工余量，镀前内外球面分别按Sφ18.82-0.05mm、Sφ19.1-0.05mm进行加工，镀后外球面的直径尺寸不小于Sφ19.2mm，且相邻的凸台允许有镀铬层。
4.经过以上工艺分析，首次确定加工工艺：下料-固溶处理—车—平磨—内磨圆—车—外圆磨—中检—镀铬—外圆磨—钳—成检。其中工序固溶处理：无氧化皮及裂纹，直线度不大于φ0.5mm，按GJB2611-96做室温拉伸强度性能试验;工序平磨：先磨切断面，两端面平行度不大于0.013mm;工序20内圆磨：找正端面跳动不大于0.01mm;工序车：内孔φ13.589mm对轴线AA的同轴度不大于0.025mm，端面D对轴线AA垂直度不大于0.025mm;工序成检：100%磁铁检查。
首次加工存在的问题：1）在内圆磨后，内孔出现椭圆;2）在外圆磨球面时，外球面尺寸偏大;3）镀铬球面后，球体边缘表面出现龟裂，并在两端面有多余镀铬层。
四、工艺的改进
针对首次加工中的问题，对加工工艺过程进行了改进：
1.在内圆磨过程中，装夹由三爪卡盘改为夹套，使径向的夹紧力分布在圆周上，消除了加工中产生的切削热造成的零件变形。除此之外，在内圆磨后增加内孔研磨工序，内孔留有余量0.02mm～0.03mm，保证内孔在自由状态下的精度。
2.对镀层前球面形状进行了改进加工即增大两端面的边缘实体尺寸（图2）;制作镀铬夹具，将多个零件首尾相接在心轴上并确保表面镀铬更加充分，使镀铬层与机体间粘附强度更加牢固，以消除龟裂现象，同时对零件两端面进行了保护，避免了两端面铬层的粘附。
3.零件的外形球面加工取决于砂轮修整的精度。修整器与砂轮中心过高或过低都会影响球面的质量。需操作者自身的技术技能。
4.重新确定工艺：下料-固溶处理-车-平磨-内圆磨-研磨-车-数控车—中检-表面处理-外圆磨（粗）-外圆磨（精）-外圆磨（倒角）-荧光探伤（检查裂纹）-钳-成检。其中工序研磨：按图1尺寸研磨内孔，在自由状态下保证尺寸;工序数控车：球面对基准面F对称度不大于0.05mm;工序镀铬：两端面不允许有镀铬层，镀后球面尺寸不小于Sφ19.2mm。
五、结束语
通过对该零件的加工工艺规程的改进，加工制造后的零件符合图纸设计参数的要求且合格率可达到99%，经过使用车间试装反应良好。
随着航空航天等工业的发展，新材料、新技术的不断出现，使传统的切削加工方法面临着严峻的挑战，主要表现：1.材料的难加工，如钛合金、高温合金、耐热不锈钢等各种高硬度、高熔点、高脆性的合金和非金属的加工。2.型面复杂R，如涡轮叶片、发动机机匣、模具上的立体型面等零件上的各种异性孔。3.结构特殊的零部件，如薄壁零件、弹性零件、细长零件等低刚性零件。因此，机械加工制造必须开拓新的加工途径，寻求新的加工工艺方法，以适应航天技术和工业的发展。
参考文献
[1]郭建红.在普通车床上实现球面轴承座的高精度球面加工方法[J].矿山械，2015-02-05.
[2]李伟功，董福庆.外球面轴承球面车削工艺分析[J].工艺与装备，2016-02-21.
[3]艾晓峰，辛春.调心球轴承内外圈磨加工工艺分析[J].哈尔滨轴承，2019（02）.
关键词：高精度轴承、加工工艺、过程剖析
一、前言
球面轴承零件的材料为高温合金GH3030，内孔要求公差等级为IT1级（公差0～0.012mm），外形球體公差等级也为IT1级，球面与内孔两端孔口边缘最薄处不大于0.6mm，球形表面在L长度范围内有镀层（图1）。因该零件加工精度要求高，使镀铬表面加工存在一定难度。以下就此零件的制造加工工艺过程进行分析。
二、难点分析
1.该零件的材料GH3030是难加工材料中的一种，其特性熔点高、脆性高。加工过程中易产生的热量造成零件的变形;
2.内孔和外球面的加工工序的确定;
3.镀铬过程中对端面和非镀铬层面的保护，镀铬外形几何形状的确定;
4.外球面加工过程中夹具的形式确定;
5.外球面加工精度的保证。
三、加工工艺过程分析
1.经分析，球面轴承内孔和外球面尺寸要求精度高，加工难度较大。如果先加工球面，利用数控车床可以较好的保证球面精度和厚度尺寸的一致性，但再加工内孔时，只能装夹球面。此加工方法切削余量大，加工过程中产生的热量和切削力，会造成球面的夹伤和精度的破环。又因该零件壁薄，易造成零件在自由状态尺寸的变化。因此确定粗加工时去量少，以增加壁厚尺寸，待完成内孔加工后再加工外形球面的加工。
2.以内孔定位加工外球面，那么定位夹具的设计形式将如何选择？在传统的内孔定位加工外形的心轴形式中有锥心轴、弹性心轴、固定心轴等方式。由于内孔尺寸精度高，加工时，内孔和心轴配合间隙不能影响球表面的加工精度，经试加工，最终采用固定心轴，以台阶孔端面定位，能更好确定球面定心尺寸，保证球面的加工精度。
3.非镀层表面和端面的保护设计，要求镀层和非镀层尺寸一致，为减少加工余量，镀前内外球面分别按Sφ18.82-0.05mm、Sφ19.1-0.05mm进行加工，镀后外球面的直径尺寸不小于Sφ19.2mm，且相邻的凸台允许有镀铬层。
4.经过以上工艺分析，首次确定加工工艺：下料-固溶处理—车—平磨—内磨圆—车—外圆磨—中检—镀铬—外圆磨—钳—成检。其中工序固溶处理：无氧化皮及裂纹，直线度不大于φ0.5mm，按GJB2611-96做室温拉伸强度性能试验;工序平磨：先磨切断面，两端面平行度不大于0.013mm;工序20内圆磨：找正端面跳动不大于0.01mm;工序车：内孔φ13.589mm对轴线AA的同轴度不大于0.025mm，端面D对轴线AA垂直度不大于0.025mm;工序成检：100%磁铁检查。
首次加工存在的问题：1）在内圆磨后，内孔出现椭圆;2）在外圆磨球面时，外球面尺寸偏大;3）镀铬球面后，球体边缘表面出现龟裂，并在两端面有多余镀铬层。
四、工艺的改进
针对首次加工中的问题，对加工工艺过程进行了改进：
1.在内圆磨过程中，装夹由三爪卡盘改为夹套，使径向的夹紧力分布在圆周上，消除了加工中产生的切削热造成的零件变形。除此之外，在内圆磨后增加内孔研磨工序，内孔留有余量0.02mm～0.03mm，保证内孔在自由状态下的精度。
2.对镀层前球面形状进行了改进加工即增大两端面的边缘实体尺寸（图2）;制作镀铬夹具，将多个零件首尾相接在心轴上并确保表面镀铬更加充分，使镀铬层与机体间粘附强度更加牢固，以消除龟裂现象，同时对零件两端面进行了保护，避免了两端面铬层的粘附。
3.零件的外形球面加工取决于砂轮修整的精度。修整器与砂轮中心过高或过低都会影响球面的质量。需操作者自身的技术技能。
4.重新确定工艺：下料-固溶处理-车-平磨-内圆磨-研磨-车-数控车—中检-表面处理-外圆磨（粗）-外圆磨（精）-外圆磨（倒角）-荧光探伤（检查裂纹）-钳-成检。其中工序研磨：按图1尺寸研磨内孔，在自由状态下保证尺寸;工序数控车：球面对基准面F对称度不大于0.05mm;工序镀铬：两端面不允许有镀铬层，镀后球面尺寸不小于Sφ19.2mm。
五、结束语
通过对该零件的加工工艺规程的改进，加工制造后的零件符合图纸设计参数的要求且合格率可达到99%，经过使用车间试装反应良好。
随着航空航天等工业的发展，新材料、新技术的不断出现，使传统的切削加工方法面临着严峻的挑战，主要表现：1.材料的难加工，如钛合金、高温合金、耐热不锈钢等各种高硬度、高熔点、高脆性的合金和非金属的加工。2.型面复杂R，如涡轮叶片、发动机机匣、模具上的立体型面等零件上的各种异性孔。3.结构特殊的零部件，如薄壁零件、弹性零件、细长零件等低刚性零件。因此，机械加工制造必须开拓新的加工途径，寻求新的加工工艺方法，以适应航天技术和工业的发展。
参考文献
[1]郭建红.在普通车床上实现球面轴承座的高精度球面加工方法[J].矿山械，2015-02-05.
[2]李伟功，董福庆.外球面轴承球面车削工艺分析[J].工艺与装备，2016-02-21.
[3]艾晓峰，辛春.调心球轴承内外圈磨加工工艺分析[J].哈尔滨轴承，2019（02）.