圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套鍛造工藝及其控制

摘 要：在軸承生產(chǎn)中，套圈毛坯質(zhì)量的好壞、生產(chǎn)率的高低，都將對(duì)軸承產(chǎn)品的質(zhì)量、性能及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重要的影響。這是因?yàn)槊髁袅康拇笮。ò鞯某尚畏绞剑Q定軸承材料的利用率，毛坯尺寸分散度和幾何形狀精度則是造成廢品率高、不能正常自動(dòng)化生產(chǎn)的主要原因。文章主要闡述圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套鍛造工藝及其控制。

關(guān)鍵詞：圓錐滾子軸承；套圈；鍛造工藝

套圈是滾動(dòng)軸承的重要零件，其重量一般約占總重量的60%～70%。套圈毛坯有鍛件、冷擠件、溫?cái)D件、管料和棒料等，其中鍛件占套圈毛坯總數(shù)的85%左右。由軸承生產(chǎn)的勞動(dòng)量分析可知，套圈毛坯鍛造的勞動(dòng)量通常占軸承加工總勞動(dòng)量的10%～15%。毛坯加工工藝、設(shè)備精度和性能決定了毛坯質(zhì)量，毛坯的好壞直接影響車削加工精度，而車削加工的好壞又影響磨削精度和效率。由于軸承結(jié)構(gòu)不同，尺寸大小不一，各廠設(shè)備、技術(shù)狀況及生產(chǎn)習(xí)慣的不同，軸承套圈毛坯的制造工藝也各不相同[1]。資料表明，除管料和棒料直接車削外，其余均采用鍛壓成形。目前，一些先進(jìn)工藝如冷輾擴(kuò)、冷擠壓、溫?cái)D壓以及高速鐓鍛等已經(jīng)被采用。

1 概述

軸承套圈鍛造加工的主要目的是：①獲得與產(chǎn)品形狀相近的毛坯，從而提高金屬材料利用率，減少機(jī)械加工量；②消除金屬內(nèi)在缺陷，改善金屬組織，使金屬流線分布合理，致密度好，從而提高軸承使用壽命。

根據(jù)鍛造時(shí)金屬的溫度高低，將鍛造分為熱鍛、冷鍛和溫鍛三大類：將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上的鍛造加工叫熱鍛；金屬在室溫下的變形叫冷鍛；而介于兩者之間的金屬變形叫溫鍛。現(xiàn)在大量采用的加工方法還是熱鍛。熱鍛軸承套圈的生產(chǎn)過(guò)程主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：加熱、下料和鍛造成形。鍛造成形是套圈鍛造生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，其形式很多，我國(guó)大量采用的是三大類工藝：錘上鍛、平鍛機(jī)鍛造和壓力機(jī)鍛造。壓力機(jī)鍛造后，要經(jīng)過(guò)擴(kuò)孔機(jī)輾擴(kuò)成形，以提高鍛件質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率，有時(shí)為了進(jìn)一步提高鍛件的尺寸和幾何精度，為后續(xù)工序的自動(dòng)化創(chuàng)造條件，需要再加精整（或整形）工序。最后是退火工藝以便機(jī)加工[2]。

2 壓力機(jī)上鍛造軸承套圈的優(yōu)點(diǎn)

在壓力機(jī)上鍛造軸承套圈，除一些小型鍛件在壓力機(jī)上直接鍛造成形外，一般將壓力機(jī)與擴(kuò)孔機(jī)聯(lián)起來(lái)，組織流水作業(yè)—火鍛造流水線，由壓力機(jī)提供擴(kuò)孔前的毛坯，這樣降低了對(duì)壓力機(jī)鍛造的要求，擴(kuò)大其能加工鍛件的尺寸范圍，充分利用了輾擴(kuò)工藝的優(yōu)點(diǎn)，因而提高了生產(chǎn)效率，提高了鍛件的尺寸精度和內(nèi)在質(zhì)量。壓力機(jī)鍛造軸承套圈的優(yōu)點(diǎn)有：

2.1 鍛件質(zhì)量高：金屬在型模中被擠壓成形，內(nèi)部組織均勻致密，鍛件表面光潔，尺寸精度高。經(jīng)輾擴(kuò)后的鍛件，有的直接將套圈的滾道輾出，金屬流線符合軸承的工作要求，因而提高了軸承的壽命。

2.2 生產(chǎn)效率高：在流水線上作業(yè)的操作人員少，班產(chǎn)量高。

2.3 工藝穩(wěn)定性好，工藝靈活性強(qiáng)。一經(jīng)試驗(yàn)成功的壓力機(jī)鍛造工藝，即可穩(wěn)定投入生產(chǎn)，而且工藝方法可靈活多變，既可采用大噸位多工位壓力機(jī)鍛造，又可采用單工位多臺(tái)小噸位壓力機(jī)聯(lián)接鍛造。

2.4 操作技術(shù)要求不高，勞動(dòng)條件好。

2.5 壓力機(jī)是機(jī)械傳動(dòng)，工作壓力是垂直靜壓力，便于實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化與自動(dòng)化。

壓力機(jī)上鍛造套圈鍛件工藝類型可分為擠壓工藝、擠壓輾擴(kuò)（整形）工藝，套鍛輾擴(kuò)（整形）工藝，塔形輾擴(kuò)（整形）工藝和自由沖孔輾擴(kuò)（整形）工藝五種，輾擴(kuò)后若增加整形工序，可以進(jìn)一步提高鍛件的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率。

3 圓錐滾子軸承套圈內(nèi)外同套鍛造工藝及其控制

3.1 擠壓工藝

在壓力機(jī)上將已加熱的料鍛鐓餅后，放到鍛模中擠壓，最后沖掉料芯得到鍛件，稱為壓力機(jī)上擠壓成形工藝。常用于小型軸承套圈的生產(chǎn)，應(yīng)用最多的是圓筒形鍛件和外錐形鍛件。

3.2 擠壓——輾擴(kuò)工藝

對(duì)于中小型以上的鍛件，為了減輕擠壓成形力量，用小噸位壓力機(jī)生產(chǎn)較大尺寸的鍛件，減少?gòu)U料芯尺寸，并利用輾擴(kuò)工藝的優(yōu)點(diǎn)提高鍛件質(zhì)量，可將壓力機(jī)上擠壓成形鍛件作為輾擴(kuò)前的毛坯，再在輾擴(kuò)機(jī)輾壓成形，這種工藝方法稱擠壓——輾擴(kuò)工藝。目前一般用于鍛件外徑尺寸在40～160mm的生產(chǎn)上，主要是圓筒形鍛件，內(nèi)、外溝形鍛件和內(nèi)外錐形鍛件的生產(chǎn)[3]。

3.3 套鍛——輾擴(kuò)工藝

把一個(gè)加熱的料段在壓力機(jī)上進(jìn)行鐓粗、套切，然后將環(huán)坯平端面后送到擴(kuò)孔機(jī)上輾擴(kuò)，得到軸承外圈鍛件；而將切下來(lái)的料芯，采用前面介紹的擠壓工藝或擠壓——輾擴(kuò)工藝，得到內(nèi)圈鍛件，這種工藝方法叫套鍛——輾擴(kuò)工藝。

3.4 自由沖孔——輾擴(kuò)工藝

將加熱的料段在壓力機(jī)上采用自由沖孔鍛造方法制造環(huán)坯，然后經(jīng)過(guò)擴(kuò)孔機(jī)輾擴(kuò)獲得鍛件。主要應(yīng)用在中小型和中大型的各種類型鍛件。與擠壓--輾擴(kuò)工藝相比，此工藝所需變形力小，料芯小，但對(duì)操作技術(shù)要求較高，料餅不能橢圓，沖孔不能沖偏，以免產(chǎn)生較大的壁厚差。

鍛造成形工藝雖然有多種，但都是由鐓粗、成形、沖孔、擴(kuò)孔和整形工序組成的。①鐓粗：把坯料的高度壓低，同時(shí)直徑增大。②成形：使坯料在一個(gè)或數(shù)個(gè)凹模型腔內(nèi)受沖頭作用而變形，得到符合工藝要求的成形坯料。不同的成形工藝可得到不同形狀的成形坯料。③沖孔：把成形的料芯沖去，或?qū)⑺闻鞯膬?nèi)、外圈切離，或在鐓粗后的坯料中心沖個(gè)通孔。

3.5 整形工藝

整形工藝分整外徑和整內(nèi)徑兩種。一般講，外徑面為圓柱面的軸承套圈整外徑，如向心球軸承外徑、圓錐軸承外圈等；外徑面為其他幾何形狀，內(nèi)徑面為圓柱形的軸承套圈整內(nèi)徑，如圓錐軸承內(nèi)圈等。但對(duì)于圓錐軸承外圈，如著重校正錐面角度，也可整內(nèi)徑。必要時(shí)可在整內(nèi)外徑的同時(shí)整寬度，以提高端面質(zhì)量[4]。

整外徑時(shí)，鍛件直徑方向的尺寸受壓縮；整內(nèi)徑時(shí)，鍛件直徑方向尺寸擴(kuò)漲；整寬度時(shí)一般僅起平端面作用。

整形量根據(jù)鍛件大小及輾擴(kuò)工藝情況而有所不同，一般取1～4mm。整外徑時(shí)如整形量過(guò)大，容易出現(xiàn)端面凹心，并使整徑凹模粘料過(guò)早磨損，而粘料的凹模往往刮傷鍛件外徑。

參考文獻(xiàn)

[1]高春和，安增強(qiáng).雙列圓錐滾子軸承外圈鍛造工藝的改進(jìn)[J].軸承，2011，18（09）：165-166.

[2]何志兵，程學(xué)正，丁磊，何云峰.中小型圓錐滾子軸承套圈套塔復(fù)合鍛造[J].軸承，2010，20（10）：98-100.

[3]曹秀中，顧立.軸承套圈鍛造工藝優(yōu)化[J].軸承，2006，21（03）：118-120.

[4]李媛媛，宋洪義，王德東，盛會(huì).輕系列軸承外圈密封槽車加工變形的改進(jìn)措施[J].軸承，2010，18（10）：102-103.