王志龍

(南京第一機床廠有限公司邁新特公司，江蘇南京 211100)

0 前言

我國是世界紡織大國，擁有環(huán)錠細紗機錠數約8 000萬枚，其數量居世界首位。20號鋼鋼領占全國鋼領市場的90%，瑞士布雷克公司的鋼領〔軸承鋼(GCr15)或合金鋼〕約占我國市場的5%-10%。市場潛力巨大，我公司生產的軸承鋼鋼領生產線已成功地銷往紡織行業(yè)。銷售價格是20號鋼鋼領的3～4倍，邁出替代進口同類產品的第一步。本文對車加工工藝進行探討，鋼領的品質提升有待于涉及的行業(yè)共同努力。這是一個系統(tǒng)工程，材質要求的提高、熱處理工藝的優(yōu)化、切削刀具的進步等各方面的齊心努力，才能使我國的鋼領成為世界的名牌。

鋼領是指環(huán)錠細紗機和環(huán)錠捻線機中起加捻和卷繞作用的鋼制圓環(huán)形機件。按幾何形狀分為平面鋼領、豎邊鋼領和錐面鋼領三種。環(huán)錠的“環(huán)”字指的就是鋼領。其中，平面鋼領使用廣泛，且用量較大?，F著重平面鋼領車加工工藝的探討。

1 軸承鋼平面鋼領的車削工藝探討

選用數控全自動專用機床加工軸承鋼鋼領(圖1)，數控系統(tǒng)要求帶有圓弧插補功能。選用機夾固定不重磨刀具，刀片涂層和材質的選用針對軸承鋼材料，且注意斷屑槽型的選擇。切削過程要保持斷屑，避免帶狀鐵屑的纏繞影響加工品質和自動化的過程。

圖1 軸承鋼鋼領加工圖

1.1 加工基準的選擇(見圖1(b))

根據基準“三統(tǒng)一”的原則，即設計基準、裝配基準、加工基準統(tǒng)一使用一個基準。圖中A基準是設計基準和裝配基準，所以選擇A基準和B基準為加工基準。

1.2 根據毛坯和零件圖分析

a)切削余量較大，壁厚最薄處只有0.5 mm(見圖1(b))，強度和剛度低，易變形。

b)形狀復雜，內跑道由三段圓弧和一段斜線構成(見圖1(c))，外跑道由一段圓弧和一段斜線構成(見圖1(b))。關鍵在于控制好內跑道、右端面和A基準的相對位置精度，所以工藝要考慮粗加工、半精加工和精加工分開加工。

1.3 粗基準的選擇

選擇零件右端的外圓和端面作為粗基準(夾持端)。

1.4 通過工藝分析，分三道工序完成對該零件的車削加工

a)第一道工序:夾持零件右端以毛坯外圓和端面為粗基準。

第一工步:加工基準A端面和基準B外圓，作為后兩道工序的加工基準。

第二工步:除三段內圓弧R1.6、R0.9、R0.45和9°內錐面(見圖1(c))放精加工余量外，其余分粗、精加工達到圖樣要求。注意:基準A端面只允許內凹。

基準A端面和基準B外圓與內跑道一次裝夾后，加工完成，保證了它們之間的相對位置精度。

b)第二道工序:以基準A端面和基準B外圓作為夾持端

第一工步:加工右端面。

第二工步:外徑部分加工余量大，可用寬1.82.0 mm割刀粗加工，效率高。

第三工步:用外圓刀加工各部至圖樣要求，圓弧R1.6和19°錐面放超精加工余量。

c)第三道工序:以基準A端面和基準B外圓作為夾持端

第一工步:精鏜9°內錐面和內圓弧R1.6、R0.9、R0.45，放超精加工余量。

第二工步:用陶瓷刀具超精加工9°內錐面和內圓弧R1.6、R0.9、R0.45，達到圖樣要求。

第三工步:用陶瓷刀具超精加工19°外錐面和外圓弧R0.6，達到圖樣要求。

2 使用數控技術和不重磨刀具的優(yōu)點

1)使用數控技術和圓弧插補技術進行切削加工，圓弧的幾何形狀能夠達到圖樣要求，沒有圓弧變成橢圓弧的現象(相對成型刀切削)。

2)鋼領的內跑道和外跑道組成的直線與圓弧、圓弧與圓弧的切點位置坐標準確，且精度高。

3)加工表面連續(xù)光滑，沒有明顯的接刀痕跡。

4)不需軋光工藝。

5)零件的一致性容易控制。

6)選擇合適的刀具材料和斷屑槽型，沒有帶狀鐵屑，有利于提高表面加工品質。

7)減少了對操作人員個人技能的依賴度。

8)使用不重磨刀具，便于切削數據庫地建立和經驗的積累。

9)對每個切削刃加工合格零件數量進行統(tǒng)計，提前更換切削刃保證了產品品質。

10)使用不重磨刀具，減少了員工磨刀的時間，降低對員工的技能要求。

3 普通機床加工和軋光工序的分析

1)用普通機床加工鋼領對員工的技能要求高，培養(yǎng)周期長。

2)采用高速鋼成型刀具，其前角在10°左右，使圓弧R變成橢圓弧，造成鋼領圓弧的幾何形狀發(fā)生變化。

3)由于每人每次裝刀的差異(憑目測、感覺及經驗)，造成圓弧坐標位置不準確，品質不穩(wěn)定。

4)用成型刀進行成型切削(圓弧段和斜線段)每點的切削速度不同、切削方向不同(圓弧曲率不同)，造成加工表面不光滑，表面粗糙度精度等級低。

5)成型刀切削比數控軌跡法切削效率要高，追求低品質產品的效率，戰(zhàn)略方向上是否出現了偏差，需要去思考。從售價上看，與國外相差近20倍。所以鋼領生產企業(yè)需要轉變觀念，新一輪的產業(yè)結構調整也需要企業(yè)站走進高端制造，搶占制高點。

6)軋光工藝提高鋼領表面的光亮度，無助于鋼領的形位公差精度的提高，反而有所降低。軋光是對鋼領加工表面進行無切削滾壓的過程，要施加一定的滾壓力。在滾壓表面集聚滾壓應力，淬火后應力釋放重新分布造成零件變形圓度在0.2 mm。

7)低速切削形成大量的帶狀鐵屑易劃傷已加工面，乳化液的使用也污染環(huán)境。

4 鋼領技術要求的探討

圓度和平面度是形狀公差，不是位置精度公差。鋼領是鋼絲圈的一條“高速公路”，速度在300 r/s，產生約300°以上的高溫。兩者接觸面多少的問題和慣量問題的考慮，都需要對鋼領的位置精度進行探討。

5 經濟性分析

1)20 號鋼鋼領售價1.5～1.8元/只，瑞士布雷克鋼領售價30元/只。現在生產的軸承鋼鋼領售價6.2～6.8元/只，未來售價在20～30元/只。市場需要培育，用戶需要認知，向國外高端產品看齊是需要一定的過程。

2)替代進口產品，按全年進口200萬只鋼領計算，可減少外匯支出6 000萬元人民幣。

3)軸承鋼鋼領高速軌跡法車削工藝方案，帶動我司專機銷售360萬元，成為新的經濟增長點。

4)由1人操作三臺專機生產線，可減少2人。按人均年收入3萬元計算，單班制可節(jié)約人力成本6萬元，雙班制生產可降低人力成本12萬元，且品質、產量和效率同步提升。

［1］楊叔子.機械加工工藝手冊.［M］.北京.

［2］沈其文，徐鴻本.機械制造工藝禁忌手冊.［M］.北京.

［3］袁哲俊，劉華明.金屬切削刀具設計手冊.［M］.北京.

［4］曾正明.機械工程材料手冊［M］.北京.

［5］顧崇銜.機械制造工藝學［M］.北京.