帶窄小越程（chéng）槽的薄壁圓柱滾子軸承內圈加工工（gōng）藝改進
2023-2-23 來源：中國航（háng）發哈爾濱軸承有限（xiàn）公司 作者：薛雪 孫（sūn）慧廣
摘要 : 針對（duì）某中央錐齒輪傳（chuán）動薄壁圓柱滾子軸承（chéng）窄小越（yuè）程槽難加工的問題進行分析，根據車加工擋邊（biān）及滾道尺寸散差、裝夾變形（xíng）、熱處理變形等（děng）主要影響因素，提出以下改進措施 : 在車加工成形後增加（jiā）軟磨（mó）平麵工序，車（chē）擋邊工序改（gǎi）為控製兩側擋邊厚度，在精研滾道前增加硬車越程槽工序。改進後越程槽尺寸合格率（lǜ）由 40% 提高至 100%，滾道素線直線（xiàn）度由 1.3~2.7 μm 降（jiàng）至0.8~1.4 μm。
關鍵詞 : 滾動軸承（chéng） ; 圓柱滾子軸承 ; 薄（báo）壁軸（zhóu）承 ; 車削 ; 合格率 ; 直線度
圓柱滾子軸承的滾子與滾道（dào）之間為線接觸，承載能力較高，廣泛應用於機（jī）床、汽車等領域，套圈越程槽尺寸對該（gāi）類軸承性能有重要（yào）影響，對（duì）於難加（jiā）工的窄小越程槽，越程槽尺（chǐ）寸超差會使軸承擋邊間（jiān）隙減小，滾子偏擺並與擋（dǎng）邊異常（cháng）碰撞，進而產生淺層剝落。該類軸承（chéng）滾道和（hé）滾（gǔn）子的加（jiā）工技術已十分成熟，但對帶擋邊套圈越程槽的加工方法還有待改（gǎi）進。
1.常規加工方法（fǎ）及存在的問題
以（yǐ）某中央錐齒輪傳（chuán）動薄壁圓柱滾子軸承內圈為研究對象，該類軸承屬於薄壁超輕係列，壁厚為2.25mm，徑厚比為0.045，材料為8Cr4Mo4V高溫軸承鋼。為減小材料去除量，提高（gāo）滾（gǔn）道的抗變（biàn）形能力，越（yuè）程槽設計為窄（zhǎi）小結構，如圖 1 所示，軸向寬度為（wéi） 0.4mm，軸向深度為 0.1mm，徑向寬度為 0.3mm，徑向（xiàng）深度為 0.2 mm。
圖 1 窄小越程（chéng）槽示意圖
常規內圈加工工藝流程為 : 細車非（fēi）基（jī）麵、內徑麵，非基（jī）麵倒角→細車基麵、內（nèi）外徑麵，基麵倒角→車滾道（dào）麵、擋邊麵→去擋邊銳角→車越程（chéng）槽→熱處理→粗磨循（xún）環→細、終磨循環→精（jīng）研（yán）滾道→清洗。越程槽采用切槽刀 ( 圖 2) 加（jiā）工，刀尖（jiān）圓弧半徑為 0.2 mm，進刀角度為 45°。
圖 2 越程槽加（jiā）工（gōng）示意（yì）圖（tú）
采用上述工（gōng）藝加工的越程槽合格率僅為 40% ，分析認為其主要影響因素（sù）為 :1) 車加工的擋邊厚度散（sàn）差、滾道散差、端麵散（sàn）差及裝夾變形均會（huì）影響（xiǎng）越程槽（cáo）尺寸 ;2) 熱處理變形 ( 主要為橢圓和彎曲（qǔ） ) 會導致越程槽軸向寬度尺寸（cùn）在圓周方向的散差達到 0.2超差。
此外，考慮尺寸散差、熱處理變形對越程槽尺寸的影響時，通過理論計算發現車（chē）加工的（de）越程槽軸向寬度接近 0。精研（yán）滾道時由於越程槽過窄，油石振（zhèn）幅（fú）小，滾道與越程槽的交點處會產生翹曲，滾道素（sù）線呈 W 形 ( 圖 3) ，滾（gǔn）道素（sù）線直線度超差（chà）。
圖 3 W 形滾道素線圖
2. 加工（gōng）工藝改進
2.1 工藝優化
工藝改進如下 :
1) 在車加工成形後增加軟磨端麵工序，軟磨端麵尺寸公差控製在 ± 0.01mm 以內，平行差不大於 0.02 mm;
2) 車擋邊工序由控製（zhì）基麵擋邊厚度（dù）和擋邊間距（jù）改為控製兩側（cè）擋（dǎng）邊厚度，保（bǎo）證兩側越程槽軸向深度和軸向寬度一致 ;
3) 為控製熱處理和磨加工對越（yuè）程槽尺寸的影響，在精研滾道前增加（jiā）硬車越程槽工序。
新工藝流程為 : 細車非基麵、內徑麵，非基麵倒角→細車基麵、內外（wài）徑麵，基麵倒角→軟磨端麵→細車滾道麵、擋邊麵→去擋邊銳角→車越程槽→熱處理→粗磨循環→細（xì）、終磨循環→硬車越程槽（cáo）→精研滾道→清（qīng）洗。
2.2 硬車越程槽工藝
2.2.1 刀具（jù）
刀具由鑲片（piàn）式 PCBN 改進（jìn）而成，型號（hào）為 WCB30 CCMW060204，刀杆為標準 25 mm× 25 mm 外圓刀（dāo）杆。經計算，刀具夾（jiá）角為 27°，主偏角為 46° 時，既能增加越（yuè）程槽的軸向（xiàng）寬度和徑向寬度，又（yòu）能解決滾道（dào）素線直線度（dù）超（chāo）差的問題，加工效（xiào）果最佳。
2.2.2 硬車削參（cān）數
硬車是通過使剪切部分的材料退火變軟而形成切屑，若澆注冷卻液（yè），會減小（xiǎo）由切削力而產生的切削效果，故一般（bān）采（cǎi）用（yòng）幹車（chē）削。工件硬度越高，切（qiē）削速度越小（xiǎo），推薦切削速度為（wéi） 10~150 m/min; 進給量由表麵粗糙度要求和生產效率確定，取 0.02~0.2mm/r。在保證越程槽尺寸精度和表麵質量的前提（tí）下，通（tōng）過（guò）試驗確定切削參數為 : 切削（xuē）速度 50m/min，進給量 0.02mm/r。
2.2.3 夾具（jù）
硬車越（yuè）程槽時一般采用三爪卡盤夾緊（jǐn）套圈內徑麵，由於（yú）零件內徑（jìng）麵已為成品（pǐn）尺寸，後續不再（zài）加工，為增大夾緊麵（miàn）積，確保內徑麵（miàn）不會（huì）因三爪卡（kǎ）盤的（de）夾緊而變形（xíng），薄壁零件一般選用扇形卡爪，但卡爪並（bìng）不會和零件完（wán）全（quán） “合圓”，部分夾緊麵為點接（jiē）觸，內徑麵圓度易超差。為使卡爪外徑麵和套（tào）圈內徑麵（miàn）更好配合，增大夾緊麵積，使夾緊力均勻分（fèn）布在工作麵（miàn）上，增（zēng）大了（le） 1/3 的扇形麵，並（bìng）在扇形麵中心銑寬 9mm 的 U 形槽，將三麵接觸改為六（liù）麵接觸 ( 圖 4) 。
圖 4 帶 U 形槽的六麵接觸扇形卡爪
3. 實際（jì）加工效果
采用（yòng） CY-K32 數控車床，夾緊力（lì）為 0.2MPa，采用新的工藝後，越程槽尺寸合（hé）格率由（yóu）40% 提高至 100% ，滾道素線直線度由 1.3 ~2.7μm 降至 0.8~1.4 μm，效果良好。
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