何萌，楊會(huì)超，王濤，龐電杰

(洛陽LYC軸承有限公司 a.特大型軸承廠；b.031軸承廠，河南 洛陽 471039)

1 轉(zhuǎn)盤軸承摩擦力矩分析

某型高精度薄壁四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，使用在方位轉(zhuǎn)塔上,主機(jī)要求軸承精度達(dá)到P4。對軸承的摩擦力矩要求也十分嚴(yán)格：軸承空載下，啟動(dòng)摩擦力矩不大于60 N·m；1×105N載荷下，啟動(dòng)摩擦力矩不大于120 N·m；偏心300 mm,8×104N載荷下，啟動(dòng)摩擦力矩不大于400 N·m。

1—外齒圈；2—密封圈；3—內(nèi)圈；4—隔離塊；5—錐銷；6—鋼球；7—塞子；8—不銹鋼絲；9—第2密封圈；10—活門注油嘴

(1)精度要求高，工序相對較多，在多次搬運(yùn)、裝夾過程中，由于零件剛性較差，易產(chǎn)生變形；

(2)套圈軸向剛性差，兩端面平面度、平行差難以保證；

(3)游隙范圍小，不易配制；

(4)啟動(dòng)摩擦力矩要求嚴(yán)格，套圈溝曲率、溝形加工的離散性大，溝道表面粗糙度影響較大。

2 改進(jìn)措施

針對高精度薄壁四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承在生產(chǎn)中存在的加工工藝問題，采取了系列改進(jìn)措施。

2.1 工藝改進(jìn)

2.1.1 加工工藝優(yōu)化

2.1.2 降低表面粗糙度

選用石墨砂輪作為拋光砂輪，采用專用金剛石滾輪修整砂輪，砂輪修整后采用切入法對終磨合格的溝道進(jìn)行拋光處理，拋光后溝道表面粗糙度達(dá)到0.16 μm。

2.1.3 確定溝道表面淬火工藝

當(dāng)溝道接觸點(diǎn)硬度不均勻時(shí)，會(huì)對摩擦力矩產(chǎn)生較大影響，因此，溝道表面淬火工藝十分重要。以外齒圈為試驗(yàn)件，重新制作淬火感應(yīng)器，在套圈圓周上均勻選取6段長度(每段2個(gè)測點(diǎn))，采用不同的工件轉(zhuǎn)速、淬火頻率進(jìn)行工藝試驗(yàn)，測得淬火后硬度和淬硬層深度見表1。由表可知，3#工藝條件符合預(yù)期工藝要求，淬火后硬化層深度為4.5～5 mm,溝道表面硬度為55～60 HRC。

表1 淬火后工件測量數(shù)據(jù)

2.1.4 提高合套率

采用金剛石滾輪砂輪修整器(圖2)代替金剛石修整盤修整砂輪，降低了終磨溝道后溝曲率、溝形的離散性和人工操作對技能水平高低的依賴性，提高了溝道磨加工精度，使質(zhì)量更加穩(wěn)定。加工零件組裝后，對連續(xù)5套產(chǎn)品的摩擦力矩(水平狀態(tài)、偏心300 mm、載荷8×104N)進(jìn)行測量，結(jié)果見表2。采用金剛石滾輪修整器后降低了摩擦力矩及其變動(dòng)量。

圖2 外齒圈、內(nèi)圈成形金剛石滾輪結(jié)構(gòu)示意圖

表2 修整器改進(jìn)前、后軸承摩擦力矩 N·m

采用選配套圈和鋼球相結(jié)合的方法保證游隙要求，在軸承內(nèi)、外圈溝道加工后，使用基準(zhǔn)球測量實(shí)際游隙[1]。根據(jù)測量的實(shí)際游隙，通過鋼球尺寸變化和游隙變化的比例關(guān)系計(jì)算出需重新定制的鋼球尺寸，通過調(diào)整鋼球尺寸滿足軸承游隙要求。此種方法減少了磨配次數(shù)，相應(yīng)地降低了工件吊裝變形的概率。

2.2 工裝改進(jìn)

2.2.1 專用胎具

由于軸承為薄壁結(jié)構(gòu)，剛性差，端面易變形。工裝改進(jìn)前，被加工工件在自由(松弛)狀態(tài)下放在數(shù)控磨床工作平臺上，機(jī)床通電上磁后通過電磁吸力定位，工件產(chǎn)生彈性變形，加工后機(jī)床退磁，工件恢復(fù)自由狀態(tài)，由于彈性變形造成加工后工件尺寸不符合要求。改進(jìn)后采用專用胎具(圖3)，其圓周有8個(gè)壓板，按照尺寸設(shè)置端面臺階對軸承套圈內(nèi)(外)徑進(jìn)行限位。加工時(shí)首先把胎具平放在數(shù)控磨床的工作平臺上，將被加工工件在自由(松弛)狀態(tài)下放在胎具上，進(jìn)行工件找正，如加工內(nèi)圈溝道時(shí)找正內(nèi)徑(加工外圈溝道時(shí)找正齒輪節(jié)圓)；然后把內(nèi)圈或外齒圈與胎具用壓板、緊固螺釘固定在一起，安裝方法如圖4所示。加工時(shí)磨床不上磁，磨削一端面消除彎曲變形后，將零件翻轉(zhuǎn)，再對另一面進(jìn)行磨削，避免了裝夾引起的彈性變形。

圖3 外齒圈、內(nèi)圈專用胎具結(jié)構(gòu)示意圖

1—胎具；2—螺釘；3—壓板；4—外齒圈；5—內(nèi)圈

2.2.2 專用吊具

采用十字專用吊具，減少套圈搬運(yùn)過程中產(chǎn)生的變形，更好地保證工件精度。

3 結(jié)束語

采取改進(jìn)措施，將新裝配出的軸承在摩擦力矩試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。水平狀態(tài)下偏心300 mm、載荷為8×104N時(shí)，啟動(dòng)摩擦力矩不大于400 N·m；在傾角為5°、中心載荷為1×105N條件下，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，未出現(xiàn)急停、卡滯、爬行等現(xiàn)象。