特大型剖分調(diào)心滾子軸承加工的研究

姬曉飛

（洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471023）

1 剖分調(diào)心滾子軸承的主要用途及主要組成

剖分軸承是在整體軸承的基礎上經(jīng)過特殊的工藝設計生產(chǎn)的，非常適合在高溫、低速、重載的工況下使用，它的最大優(yōu)點是可以方便地安裝和拆卸；可以為終端客戶節(jié)省大量的時間，進而降低生產(chǎn)成本。它的主要組成部分有半內(nèi)圈、半外圈、半保持架、半擋圈、半緊固圈、連接螺栓等。

圖1 某轉(zhuǎn)爐耳軸用剖分調(diào)心滾子軸承結(jié)構(gòu)

2 原加工工藝流程及不足

工藝流程編制的合理與否，直接影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)成本及質(zhì)量，所以編制一套合理的工藝流程對產(chǎn)品的加工有著極其重要的作用。

以內(nèi)圈為例，工藝流程基本是：鍛件→粗車端面→粗車內(nèi)、外徑→粗車圓柱面→粗車滾道→粗車擋邊及圓角→車油溝→鉆孔、攻絲→熱處理→初磨端面→初磨內(nèi)、外徑→初磨圓柱面→初磨滾道→附加回火→細磨端面→細磨內(nèi)、外徑→細磨緊固槽→細磨滾道→附加回火→終磨緊固槽→附加回火→線切割（重點）→終磨端面→終磨內(nèi)徑→終磨滾道→終磨擋邊→終磨內(nèi)徑槽［1］。

此工藝流程存在的不足是：①熱處理前加工油溝容易出現(xiàn)淬火裂紋；②隨著數(shù)控機床的普遍化及其加工精度的提高，“以車代磨”完全可以在工藝流程編制中應用，進而縮短加工時間；③僅加工“終磨緊固槽”一個工序就增加一次附加回火，浪費時間，且意義不大；④線切割后兩半套圈會出現(xiàn)對接錯位，大、小擋邊外徑不再做磨加工，很容易出現(xiàn)對接處劃切附件現(xiàn)象（如大擋邊外徑與保持架的接觸位置）；⑤最后安排“終磨內(nèi)徑槽”工序非常影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。

3 加工難點分析

3.1 剖分調(diào)心滾子軸承套圈材料采用鋼GCr15SiMn，此材料在熱處理過程變形影響相對較大，所以須考慮收縮量。留量過大，成本提高，同時難以保證成品軸承的硬度；留量過小，因收縮量的影響，熱處理后存在無留量風險。

3.2 剖分調(diào)心滾子軸承涉及線切割，切割后加工零件由圓形變?yōu)闄E圓形，進而出現(xiàn)橢圓度，加之應力的釋放對零件尺寸的影響無法做出規(guī)律性估計。并且套圈的加工直徑及厚薄程度均會對零件尺寸產(chǎn)生影響。所以淬火后套圈的加工留量分配按常規(guī)方法顯然不合理，尤其是線切割后的加工留量。

3.3 剖分調(diào)心滾子軸承套圈線切割過程的好壞，直接影響到后續(xù)工序能否順利進行，決定著最終產(chǎn)品能否成功完成。此工序也是整個工藝的重點，在線切割過程中，應力產(chǎn)生無法避免，若不采取措施，在此工序接近結(jié)束時，應力集中將會對零件產(chǎn)生很大可能性的崩裂、掉塊現(xiàn)象（前期已有許多案例出現(xiàn)），這將嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。如何將其合理的釋放將是此工序的難點。

3.4 調(diào)心滾子軸承通常情況下均是以外圈來配游隙，外圈的線切割是設計在所有終磨工序完成后進行，外圈剖分后，游隙將無法檢測。外徑尺寸公差也會有變化。

4 加工工藝流程改進

針對原加工工藝流程的不足及此類型軸承加工難度的分析，現(xiàn)對原加工工藝流程作如下改進：

①將“熱處理”工序前的“車油溝”調(diào)整至初磨工序完成后加工；②除“初磨端面”工序，其余初磨工序均以精車代替；③將“細磨緊固槽”工序改為“終磨緊固槽”；④線切割后，增加終磨擋邊外徑；⑤“終磨內(nèi)徑槽”工序取消，改在線切割三角槽時加深切割深度。

通過以上改進，新工藝流程如下：

鍛件→粗車端面→粗車內(nèi)、外徑→粗車圓柱面→粗車滾道→粗車擋邊及圓角→鉆孔、攻絲→熱處理→初磨端面→精車內(nèi)、外徑→精車圓柱面→精車滾道→精車油溝→附加回火→細磨端面→細磨內(nèi)、外徑→終磨緊固槽→細磨滾道→附加回火→線切割（重點）→終磨端面→終磨內(nèi)徑→終磨擋邊外徑→終磨滾道→終磨擋邊。

5 加工難點的解決

通過分析前期一些同類型特大型調(diào)心滾子軸承加工過程中總結(jié)的數(shù)據(jù)和出現(xiàn)的案例，總結(jié)出以下解決方案：

①總留量在正常標準留量的基礎上增加30%左右；②套圈在熱處理淬火前增加去應力退火，淬火后高溫回火；③線切割前，精車、細磨工序加工完分別作特殊溫度和時間的附加回火，保證充分穩(wěn)定；④依據(jù)總留量分配標準，在總留量不變的前提下，磨加工主要工序留量的分配增加70%左右，且增量均分配到線切割后工序；⑤為最大限度地防止崩裂、掉塊現(xiàn)象出現(xiàn)，在線切割加工時必須采用緊固工裝做防護；⑥線切割改用對切的方法進行，同時在對切交會處增加貫穿整個軸向的工藝回旋孔，孔徑大小可取φ3～φ5（mm），以最大限度地將應力引導在此釋放。⑦配游隙（終磨滾道）時，采用如下計算公式換算到未線切割前；剖分游隙換算公式線切割前游隙＝產(chǎn)品游隙＋K；（K—線切割前后直徑方向收縮量d鉬—鉬絲直徑 D—產(chǎn)品直徑）

⑧保證成品外徑尺寸公差時，采用如下公式換算到未線切割前。

剖分外徑公差換算公式

（ΔD—線切割后外徑公差（成品公差）ΔD1—線切割前外徑公差 d鉬—鉬絲直徑）

圖2

6 加工過程中其他加工方法的改進

①在線切割緊固圈時，為保證兩半內(nèi)圈完全緊固，可適當加大切割間隙；②為更好地保證成品與軸緊配合，在線切割后組裝內(nèi)圈時，切割面加0.40～0.50mm 墊片后再進行緊固、加工；③配游隙時，若出現(xiàn)外圈滾道無留量現(xiàn)象（終磨見圓后），可通過剖分游隙換算公式進行反推（確保正常配出游隙）；④為保證零件表面粗糙度，終磨的最后一刀增加無進刀量的空轉(zhuǎn)光磨時間。

7 結(jié)語

通過對剖分調(diào)心滾子軸承工藝及加工方法的改進，現(xiàn)在加工此類型的剖分調(diào)心滾子軸承在產(chǎn)品質(zhì)量上有很大的提升。并且，目前國內(nèi)最大的剖分調(diào)心滾子軸承就是在改進后的加工方法下順利完成的。同時，這也對其他類型剖分軸承的加工有一定的參考價值。

［1］柳楓，王龍杰，李苗苗.特大型調(diào)心滾子軸承全互換合套工藝［J］.軸承，2013（5）：26-28.