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        中小型軸承零件硬車削工藝試驗(yàn)

        2015-07-26 10:08:44張亭亭張林于琦李紅
        軸承 2015年8期
        關(guān)鍵詞:圓度精加工外徑

        張亭亭,張林,于琦,李紅

        (1.洛陽軸研科技股份有限公司,河南 洛陽 471039;2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 洛陽 471039;3.滾動軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,河南 洛陽 471039)

        符號說明

        Ke—— 外圈滾道對外徑面的厚度變動量

        Ra——表面粗糙度

        SD——外徑面素線對基準(zhǔn)端面的傾斜度變動量

        VCs—— 外圈寬度變動量

        VDp—— 單一徑向平面外徑變動量

        ΔCir—— 圓度誤差

        傳統(tǒng)車加工效率高、經(jīng)濟(jì)性好,但受機(jī)床和刀具的限制,只能加工硬度不大于55 HRC的工件。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,高性能機(jī)床和高硬度材料刀具飛躍發(fā)展,使硬車削技術(shù)不斷進(jìn)步,逐漸實(shí)現(xiàn)了淬硬鋼、冷硬鑄鐵等高硬材料的半精加工、精加工以車代磨[1-5],近年來在軸承行業(yè)也得到一些應(yīng)用,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

        硬車削相對磨削加工顯現(xiàn)出諸多優(yōu)勢:硬車削和普通車削可以在同一臺機(jī)床上完成,節(jié)省場地和成本;硬車削的金屬切削率是磨削的4~6倍;硬車削為單點(diǎn)切削,不需要磨床的成形砂輪,產(chǎn)品換型、工裝調(diào)整更方便,對于復(fù)雜輪廓零件的加工更具優(yōu)勢。硬車削在大型軸承零件加工方面已日趨成熟[6],但中小型軸承零件的加工應(yīng)用還較少,對于種類多、批量小的軸承,隨著市場對軸承交付周期要求的縮短,原有工藝已很難適應(yīng)生產(chǎn)需求,因此,開展工藝試驗(yàn)探索硬車削加工中小尺寸軸承零件的方案可行性。

        1 試件

        試驗(yàn)選取3種中小型軸承零件為試驗(yàn)對象,試件基本參數(shù)見表1。

        空心圓柱滾子結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)指標(biāo)如圖1所示,滾子為非標(biāo)結(jié)構(gòu),滾子輪廓修緣,凸度較大。滾子生產(chǎn)批量小,組配時(shí)按一定的尺寸公差分組,批直徑變動量、圓度和直線度為非重點(diǎn)考核指標(biāo),成品滾子主要精度指標(biāo)見表2。

        表1 3種試件基本參數(shù)

        圖1 某型空心圓柱滾子結(jié)構(gòu)

        表2 某型空心圓柱滾子技術(shù)指標(biāo) μm

        5302/01和3206/01均為雙溝結(jié)構(gòu),形狀類似,成品套圈主要精度指標(biāo)分別見表3、表4。其中,3206/01對溝心距的要求非常嚴(yán)格,其溝道精加工主要精度指標(biāo)如圖2所示。

        表3 5302/01技術(shù)指標(biāo) μm

        表4 3206/01技術(shù)指標(biāo) μm

        圖2 3206/01溝道精加工主要指標(biāo)

        2 試驗(yàn)方案

        試驗(yàn)采用美國哈挺公司的臥式高精度數(shù)控車床ELITE 51 ULTRA,機(jī)床主軸徑向跳動小于0.5 μm ,軸向跳動小于0.5 μm,最大加工尺寸為φ294 mm。選用進(jìn)口SANDVIK的CBN刀具。

        空心圓柱滾子以中心孔定位,一次裝夾完成端面及外徑面的加工。5302/01和3206/01以內(nèi)徑面為基準(zhǔn)面,加工外徑面和一個(gè)端面,再以加工后的端面和外徑面為基準(zhǔn),加工另一個(gè)端面和溝道。

        根據(jù)軸承零件的加工余量(表5)確定零件端面、外徑面切削參數(shù)為:工件轉(zhuǎn)速800 r/min;切削速度0.5 m/min;進(jìn)給量0.03 mm/r;背吃刀量0.05 mm。套圈溝道切削參數(shù)為:工件轉(zhuǎn)速1 000 r/min;切削速度0.3 m/min;進(jìn)給量0.02 mm/r; 背吃刀量0.03 mm。

        表5 軸承零件加工余量 mm

        3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        軸承零件硬車削后精度指標(biāo)見表6~表8。

        表6 圓柱滾子硬車削后精度指標(biāo) μm

        表7 5302/01硬車削后精度指標(biāo) μm

        表8 3206/01硬車削后精度指標(biāo) μm

        由表可知,選取的3種軸承零件,硬車削后主要精度指標(biāo)都達(dá)到了技術(shù)要求,尤其對于加工精度要求最高的溝道,其圓度不僅達(dá)到了工藝要求,甚至比傳統(tǒng)的磨削加工精度(表9)更高。

        表9 5302與3206外圈溝道圓度對比 μm

        另外對有特殊要求的3206/01溝心距和溝形誤差進(jìn)行了測量,硬車削后溝心距為(13.38±0.003)mm,溝形誤差為7~9.5 μm。硬車削通過刀具的插補(bǔ)進(jìn)給進(jìn)行加工,最小進(jìn)給量可達(dá)0.2 μm,設(shè)備自身整體剛性好,插補(bǔ)出的半徑形狀精度較高。

        4 結(jié)論

        1)對于批量較小且結(jié)構(gòu)特殊的中小型軸承零件,其精加工可以采用硬車削的加工方法,加工精度能夠滿足工藝要求,且加工效率高。

        2)對于類似雙溝結(jié)構(gòu)的軸承零件,采用硬車削的加工方法能夠很好的保證兩溝的溝心距,在一定程度上能彌補(bǔ)傳統(tǒng)磨加工設(shè)備的不足,同時(shí)也提高了加工效率。

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