四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承外圈磨削工藝的分析

趙景周,郝亞碩,陳衛(wèi)勛

(1.洛陽LYC軸承有限公司 大型軸承廠，河南 洛陽 471039；2.洛陽福格森機(jī)械裝備有限公司，河南 洛陽 471039)

1 產(chǎn)品特點(diǎn)分析

某型號四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承外形尺寸為：外徑420 mm，內(nèi)徑240 mm，寬度60 mm。產(chǎn)品尺寸公差等級要求達(dá)到P5，旋轉(zhuǎn)精度要求高(外圈徑向跳動Kea為0.03 mm、內(nèi)圈徑向跳動Kia為0.02 mm、外圈軸向跳動Sea為0.03 mm、內(nèi)圈軸向跳動Sia為0.02 mm),成套質(zhì)量約40 kg，使用于沖擊載荷大，旋轉(zhuǎn)精度高且要求噪聲小的關(guān)鍵部位。軸承外圈結(jié)構(gòu)如圖1所示，外徑為圓柱輪齒(模數(shù)為2.5 mm)，內(nèi)徑為300 mm，桃形溝道曲率半徑R=12.5 mm，偏心e=0.45 mm，兩端面有密封槽。整個(gè)外圈體積大、質(zhì)量大(約30 kg)。

圖1 外圈結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)軸承使用的工況條件，軸承材料可選為耐沖擊載荷和抗疲勞強(qiáng)度的滲碳鋼20CrMoTi，但綜合考慮材料的工藝性能、價(jià)格和生產(chǎn)加工周期，最終選擇了價(jià)格低廉，工藝性能更好，使用性能能夠滿足產(chǎn)品需求的中碳鋼40Cr。

2 制訂工藝流程

根據(jù)軸承的外形尺寸、精度等級要求及材料的工藝性能，初步確定的外圈磨削工藝流程為：粗磨兩端面→粗磨外徑面→ 粗磨外溝道→附加回火→細(xì)磨端面→細(xì)磨外徑面→細(xì)磨外溝道→附加回火→精磨外徑面→精磨端面→滾齒→表面淬火(外徑輪齒、溝道)→附加回火→終磨端面→終磨外溝道(配游隙)→超精外溝道→清洗、退磁、防銹→磨齒。

磨削加工中，端面磨削設(shè)備采用MP7480，兩端面互為基準(zhǔn)磨削加工；外徑面磨削設(shè)備采用3M2150，以外徑面和端面為基準(zhǔn)磨削加工；溝道磨削設(shè)備采用M250，以外徑面和端面為基準(zhǔn)磨削加工，只是在終磨外溝道面(配游隙)時(shí)，由于外徑是輪齒，采用大包角圓弧支撐，包角不低于6個(gè)輪齒。

上述外圈磨削工藝流程中，根據(jù)材料的熱物理性能，僅對軸承滾道和外齒輪的輪齒等關(guān)鍵部位進(jìn)行了表面淬火(硬化)熱處理，沒有對作為磨削加工定位基準(zhǔn)的端面采取表面淬火處理，致使基準(zhǔn)面硬度低，耐磨性差。在磨削過程中，由于產(chǎn)品的質(zhì)量大，旋轉(zhuǎn)啟動時(shí)，產(chǎn)品滯后于磁極旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)了端面拉傷。因此，采取了減少終磨外溝道(配游隙)磨削余量，以減少磨削時(shí)間；提高溝道表面磨削精度，減少溝道的超精拋光時(shí)間；增加端面修飾工序等措施。最終確定的磨削工藝流程為：粗磨兩端面→粗磨外徑面→ 粗磨外溝道→附加回火→細(xì)磨端面→細(xì)磨外徑面→細(xì)磨外溝道→附加回火→精磨外徑面→精磨端面→滾齒→表面淬火(外徑輪齒、溝道)→附加回火→終磨端面→終磨外溝道(配游隙)→超精外溝道→修飾端面→清洗、退磁、防銹→磨齒。

3 加工效果

根據(jù)確定的工藝流程，實(shí)際加工出的產(chǎn)品經(jīng)現(xiàn)場檢測驗(yàn)收，達(dá)到了設(shè)計(jì)精度目標(biāo)。外圈徑向跳動Kea為0.025 mm、內(nèi)圈徑向跳動Kia為0.018 mm、外圈軸向跳動Sea為0.03 mm、內(nèi)圈軸向跳動Sia為0.018 mm，滿足了客戶的需求。