圓錐滾子箱軸承套圈磨削加工工藝的改進

瓦房店軸承集團股份有限公司 陳淑榮 王江山

技術科工程師 陳淑榮

隨著中國汽車工業(yè)技術的快速發(fā)展，汽車軸承的產(chǎn)品結構更趨復雜化。汽車軸承雖然是個小零件，但它與整車的可靠性、安全性和舒適性都有著密切關系，為了更好地滿足重型卡車軸承向自動化、輕量化、多檔化產(chǎn)品改型的需要，安裝在變速箱上的雙列圓錐滾子軸承結構正發(fā)生相應的改變。

1. 原有加工工藝存在的問題

圓錐滾子軸承350616R/C9YA10是變速箱軸承的一種，該套圈是外圈帶止動擋邊的雙列圓錐滾子軸承，該類軸承在承受徑向負荷的同時，可承受雙向軸向負荷，外圈擋邊設計能夠與裝配殼體配合，實現(xiàn)對軸承進行精確軸向定位，使軸承裝配后使用性能良好。

為了加強軸承的使用強度，止動擋邊與外徑連接處不得存在有深度的油溝，這種結構套圈由于沒有空刀槽，采用3MZ2120數(shù)控設備磨加工外徑表面及3MZ2212數(shù)控設備磨加工止動擋邊表面時，砂輪工作面均無法完全進入磨削區(qū)，連續(xù)加工2～3件產(chǎn)品后砂輪直角變鈍，形狀被破壞，使得產(chǎn)品止動擋邊與外徑連接部位不能“清根”，如圖1所示，R0.65mm處半徑越來越小，造成軸承安裝困難。

圖 1

2. 改進后磨削工藝方案

（1）工藝的改進 為解決不“清根”問題，需改變現(xiàn)有的產(chǎn)品磨削加工模式，以硬車過程代替粗磨。硬車工藝是指用車削的工藝方法作為淬硬鋼的最終加工或精加工。通常，車削只是淬火前進行的粗加工，直到20世紀90年代前，淬火后的精加工還只能采用磨削工藝，而車削也只能加工硬度不大于55HRC的工件。隨著高硬度切削材料和相關機床的發(fā)展，PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬質(zhì)合金刀具在新型車床或車削加工中心上對淬硬鋼進行車削，其加工質(zhì)量可以達到精磨的水平。大多數(shù)硬車的應用是替代磨削，目前，車削的硬度極限可達到68HRC，在發(fā)達國家硬車技術已被普遍應用，可加工各種零件，是代替磨削的經(jīng)濟性加工工藝。

圖 2

本次采用沈陽機床廠出產(chǎn)的HTC2050數(shù)控車床硬車雙列外圈各表面，作為定位表面的端面和外圈止動擋邊外徑磨削完成后，一次裝夾硬車外圈止動擋邊→外徑→外圈雙滾道，替代粗磨各過程表面，止動擋邊硬車到圖樣尺寸，表面粗糙度值達到Ra=0.26μm。外徑及雙外圈滾道表面留出直徑0.10mm的終磨量（見圖2），同時在外徑方向車加工一個深度為0.05mm的油溝，作為外徑終磨時砂輪的空刀位置。磨削完成后，外徑和擋邊連接處無殘留量。同時，雙外圈滾道一次完成，兩滾道尺寸相互差0.02mm以內(nèi)，為精磨兩滾道尺寸相互差在0.01mm提供保證，從而保證產(chǎn)品合套游隙的精確與穩(wěn)定。新工藝可大幅度提高加工效率，降低加工成本。采用磨削加工工藝，止動擋邊、外徑、外圈雙滾道需4臺設備和4名操作人員，加工中需重復搬運和上、下料，硬車工藝1臺設備1名操作人員即可完成，采用陶瓷刀具，磨損后4個角度更替使用，調(diào)整方便。為了有效利用資源，操作者雙機操作HTC2050，單機定額300件。加工中操作者需打開防護門將產(chǎn)品放到卡具上，關上門加工；待加工完成，打開門拿出完成品同時裝上新的產(chǎn)品。如此，操作者每天開關設備防護門1 200余次。HTC2050設備防護門長850mm、寬115mm、深30mm，由于門大而重，如此頻繁地推拉開關，造成很大的勞動量，影響加工效率，增加勞動強度。故采用硬車工藝需對防護門進行改進，使之自動開關。

（2）數(shù)控磨床自動開關防護門改進 將一單作用氣缸固定在床體的頂部，一個方向上有孔，另一個方向上帶擋板的底座固定在另一側的防護門的頂部，其工作原理如圖3所示。

圖 3

按動開關鈕，氣閥線圈得電，產(chǎn)生電磁力推動滑芯移動，此時氣缸一端輸入壓縮空氣，當氣缸左腔進氣時，氣壓由P→A，氣體的壓力克服彈簧的作用力，使活塞桿伸出，推動防護門頂部的底座，帶動防護門打開；按動開關鈕，氣閥線圈失電，左腔無氣，活塞桿在彈簧的作用下自動返回，活塞桿帶動底座反方向運動，門關閉。防護門開關過程僅需5s，動作耗時縮短了5倍，操作人員按動開關，無需用力，極大地減輕了操作工人的勞動強度，同時制作非常簡單，使用便利，效果顯著。將現(xiàn)有數(shù)控設備12臺全部改制，同時與廠家磋商，對出廠設備進行改進，增加自動開關功能，完善設備性能。

3. 結語

汽車制造業(yè)的大多數(shù)零件是在熱處理后進行最終精度或形狀的加工，硬車削正作為替代磨削的一種經(jīng)濟性方法正在普及。目前，國外越來越多的企業(yè)已認識硬車削的優(yōu)點，而國內(nèi)還是以磨削的方法為主，主要是由于刀具（如PCBN）的成本問題，使很多企業(yè)仍把它看作為一種昂貴的工藝，但硬車工藝的多工序合并加工等優(yōu)勢極大地降低了加工綜合成本。在激烈的市場競爭中，通過技術和工藝改進，得到高質(zhì)量、高效率、低成本、低工作量的軸承加工過程，提升產(chǎn)品的性價比、可靠性、穩(wěn)定性，是在競爭中獲勝的重要途徑。本次外圈帶止動擋邊的雙列圓錐滾子軸承加工過程的改進，以硬車代替粗磨，多工序合并加工，效率提高，同時使產(chǎn)品形狀得以保證，滿足了用戶需求。氣動防護門的設計使用，可以有效降低操作者的勞動強度，不至使操作人員因為疲勞作業(yè)而導致質(zhì)量事故，讓操作變得快捷省力，為用戶提供更可靠的質(zhì)量保證。