凌紅,龐電杰,張彥合
(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 a.特大型廠;b.技術(shù)中心,河南 洛陽(yáng) 471039)
高精度特大型機(jī)床主軸軸承由于受空間尺寸和機(jī)床自重要求的限制,設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇薄壁軸承。由于軸承套圈壁厚較薄,加工和運(yùn)輸中尺寸極易變形,因此,需要對(duì)套圈熱處理前、后的車削和磨削加工采用特殊的工藝控制方法,以保證其高精度的要求。
套圈熱處理前的車削加工是從毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返幕A(chǔ)工序,高精度特大型軸承車削加工分粗、精加工(采用數(shù)控立車加工)。在加工過程中不但要控制好尺寸精度,而且要控制好以下位置精度:(1)徑向基準(zhǔn)面(外圓面、內(nèi)孔面)要與軸向基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)端面)垂直(垂直度);(2)滾道表面的回轉(zhuǎn)軸線與徑向基準(zhǔn)面同軸(同軸度);(3)兩端面互相平行(平行度)。套圈熱處理前一定要精車基準(zhǔn)端面,寬度變動(dòng)量應(yīng)不超過其寬度尺寸公差的1/2。一次裝卡加工出基準(zhǔn)端面和徑向基準(zhǔn)面,以控制套圈留量,保證套圈的加工形狀和位置精度。另外,主要表面粗糙度Ra應(yīng)控制在5 μm以內(nèi),保證套圈的磨削加工定位及精度。
套圈熱處理后的磨削工序?yàn)椋捍帜ァ?xì)磨→終磨,各表面交替加工,互為基準(zhǔn),多重循環(huán)。
粗磨工序要嚴(yán)格控制套圈的變形和磨削燒傷。引起套圈變形的原因很多,如熱處理(淬火)后的套圈有內(nèi)應(yīng)力存在;粗磨時(shí)切去最外一層金屬,引起內(nèi)應(yīng)力重新分布而發(fā)生變形;粗磨時(shí)磨削力和磨削溫度高,工件可能發(fā)生彈性變形和熱變形等。采用了硬車代替粗磨加工,通過數(shù)控硬車加工時(shí)大的切削深度和高的工件轉(zhuǎn)速使車削產(chǎn)生的大部分熱量都隨切屑帶走,避免磨削加工時(shí)表面燒傷和裂紋的產(chǎn)生。硬車加工時(shí)的金屬切除率通常是磨削加工的3~4倍,而所消耗的能量卻只有磨削的1/5,所以硬車加工比磨削加工產(chǎn)生的熱量小,且效率高。另外,在套圈加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制套圈的寬度變動(dòng)量和厚度變動(dòng)量等形位公差(下文均以內(nèi)徑400~600 mm套圈為例進(jìn)行說明,其平行度應(yīng)控制在0.05 mm以內(nèi),壁厚差應(yīng)控制在0.05 mm以內(nèi))。
細(xì)磨時(shí)選用立式磨床進(jìn)行加工,與臥式磨床相比,立式磨床使工件的裝卸變得更安全、簡(jiǎn)易,節(jié)約時(shí)間,且不會(huì)由于工件的自重而出現(xiàn)變形,影響加工精度。套圈細(xì)磨加工要嚴(yán)格控制好套圈的寬度變動(dòng)量和厚度變動(dòng)量等形位公差(其中,平行度應(yīng)控制在0.02 mm以內(nèi),壁厚差應(yīng)控制在0.02 mm以內(nèi))以及磨削進(jìn)給量;要保證冷卻充分有效,避免套圈在加工過程中發(fā)熱變形,為終磨加工打好基礎(chǔ)。
終磨時(shí)也選用立式磨床,套圈端面進(jìn)行精研加工,提高磨削過程中的定位精度。嚴(yán)格控制兩端面的寬度變動(dòng)量(平行度控制在0.005 mm以內(nèi))和彎曲度,并且在一次裝夾的狀態(tài)下完成套圈內(nèi)、外徑面的加工,保證套圈的厚度變動(dòng)量(壁厚差控制在0.005 mm以內(nèi))。加工過程中宜采用較小進(jìn)給量,提高工件轉(zhuǎn)速,注意冷卻,避免燒傷。加工完成后要在機(jī)床上等溫后再進(jìn)行測(cè)量,確保套圈的測(cè)量精度,從而控制好尺寸精度。
另外,在整個(gè)磨削工藝流程安排中,粗、細(xì)磨后應(yīng)增加附加回火工序,以消除或減少磨削過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,進(jìn)一步控制和穩(wěn)定殘余奧氏體,提高套圈精度的穩(wěn)定性。特大型主軸軸承的材料一般選用GCr15SiMn,在粗、細(xì)磨加工后,可選用井式回火爐,用低于原回火溫度20~30℃回火12 h左右。
依上述方法對(duì)套圈的車削和磨削加工進(jìn)行工藝控制后,可以有效地避免薄壁軸承套圈在加工過程中產(chǎn)生變形、燒傷以及裂紋等問題,滿足了特大型機(jī)床對(duì)薄壁主軸軸承高精度的要求。