礦山機(jī)械回轉(zhuǎn)臂用推力角接觸球軸承套圈加工方法分析

劉 瑩，董天一，孟慶江

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 經(jīng)營(yíng)發(fā)展部，黑龍江 哈爾濱150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

某非標(biāo)準(zhǔn)推力角接觸球軸承應(yīng)用于礦山機(jī)械回轉(zhuǎn)臂上，產(chǎn)品精度要求不高、轉(zhuǎn)速低，工作環(huán)境較為惡劣。因其結(jié)構(gòu)的特殊性，在試制過(guò)程中遇到許多問(wèn)題，尤其硬磨平面、外滾道工序較為困難。該產(chǎn)品裝配圖如圖 1 所示，外圈結(jié)構(gòu)如圖2 所示。現(xiàn)將解決方法介紹給讀者，僅供參考。

圖1 某非標(biāo)準(zhǔn)推力角接觸球軸承裝配圖

圖2 外圈結(jié)構(gòu)

2 加工工藝分析

2.1 車加工工藝分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。該產(chǎn)品外內(nèi)徑與滾道相切，保證溝位置誤差在0.02 mm以內(nèi)。

一種方法是將溝道車削出來(lái)后，用儀器將溝位置測(cè)量準(zhǔn)確后（溝道尺寸留有一定的留量0.2±0.05mm），再將大外內(nèi)徑輪廓車削好（留量0.2±0.05mm），最后再將外溝道與大外內(nèi)徑一次走刀加工完成。此方法必須采用數(shù)控機(jī)床，因?yàn)槌绦蚓幹坪笃浼庸ぞ容^為穩(wěn)定。需要說(shuō)明的是，車削留量較大時(shí)，應(yīng)采用兩把車道加工，第一把粗車，第二把細(xì)車，以保證加工精度。

另一種方法是用專用車床將外內(nèi)徑、外溝道分別在兩道工序加工完成后，外內(nèi)徑與滾道留有一定的留量，然后再用數(shù)控機(jī)床一次走刀加工完成，這樣可相應(yīng)地提高加工效率。

前者適合小批量加工，后者適用大批量加工。粗車時(shí)采用專用車床，效率較高；細(xì)車采用數(shù)控車床，效率及加工精度均可滿足要求。

2.2 磨加工工藝分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求外滾道的溝底與外內(nèi)徑應(yīng)一次加工完成，否則溝底與外內(nèi)徑分別兩次加工就會(huì)在兩表面接觸處留有痕跡，使得工件的滾道表面粗糙度達(dá)不到要求，此痕跡嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到軸承的裝配質(zhì)量。由于分廠沒(méi)有數(shù)控磨床，所以要想達(dá)到產(chǎn)品要求是辦不到的。即使采用數(shù)控機(jī)床磨削，外內(nèi)徑與溝道一起磨削砂輪的寬度也很寬，磨削時(shí)所產(chǎn)生的磨削力也較大。加工此工序所需要的磨床的功率也較大，且數(shù)控機(jī)床價(jià)格也較為昂貴。

2.3 硬車工藝分析

基于以上問(wèn)題，決定采用硬車的方法加以解決。從產(chǎn)品的工藝要求看，外滾道尺寸公差要求0.05mm，車削工藝系統(tǒng)能夠保證。

2.3.1 刀具材料選擇

目前可選用的硬車刀具材料有陶瓷、立方氮化硼。根據(jù)產(chǎn)品要求，基面粗糙度0.8Ra，非基面粗糙度1.6Ra、滾道粗糙度0.4Ra。陶瓷切削速度90～110m/min，表面粗糙度1.6Ra。如果切削速度低于90m/min，容易崩刃，使被切削工件表面粗糙度降低。立方氮化硼切削速度可達(dá)110m/min以上，表面粗糙度0.4Ra。根據(jù)工件尺寸計(jì)算可知，其切削速度應(yīng)為114m/min。從以上分析可知，應(yīng)選用立方氮化硼作為硬車刀具材料。

2.3.2 刀具角度選擇及使用注意事項(xiàng)

為了保證刀具正常切削，有足夠的強(qiáng)度和散熱條件，刀具的刀尖角選擇30°，前角0°，后角10°。由于立方碳化硼較為昂貴，選擇在刀尖上焊接一小塊立方碳化硼，既可保證刀具切削，又能使刀具有一定的抗沖擊能力。

內(nèi)圈解決方法基本與外圈相同，這里就不再論述。

2.3.3 車削規(guī)范及工藝過(guò)程的制定

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后，主軸轉(zhuǎn)數(shù)n=200r/min、進(jìn)刀量f=0.15mm/r。工藝過(guò)程如下：車非基面及外徑車基面及小內(nèi)徑車外滾道及大外內(nèi)徑。車削示意圖如圖 3 、圖 4 、圖 5 所示。

2.3.4 工件裝夾方式

圖3 車非基面及外徑示意圖

圖4 車基面及小外內(nèi)徑示意圖

根據(jù)工件的外徑和外內(nèi)徑尺寸（考慮到工件壁厚），決定采用三爪通用夾具。由于工件壁厚較厚，在夾緊過(guò)后外徑的變形量很小可以忽略不計(jì)，而且外徑還得精磨一遍，所以，只要保證滾道的加工精度就可以。

圖5 車削外滾道與大外內(nèi)徑示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

按上述方法加工后，工件的幾何精度、尺寸精度及表面粗糙度均滿足產(chǎn)品的使用要求。通過(guò)硬車軸承套圈，取代了部分磨削工藝，節(jié)約了大量的購(gòu)置數(shù)控磨床的資金。硬車更換車刀比磨削更換砂輪節(jié)省時(shí)間，為今后硬車技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好開(kāi)端。隨著工藝水平的提高，硬車技術(shù)一定能得到更廣泛的應(yīng)用，而且有利于保護(hù)環(huán)境。