劉亞芹，譚小平，魯宇峰

（西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司 工藝部，西安 710075）

多瓦塊可傾瓦滑動(dòng)軸承具有穩(wěn)定性高，摩擦損失較少，溫升較低和承載能力適中等特點(diǎn)［1-2］，近年來廣泛應(yīng)用在高速渦輪機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中。偏心瓦塊是該類軸承的關(guān)鍵零件，其傾斜度可隨軸頸位置自動(dòng)調(diào)整，保持軸頸與軸瓦間的適當(dāng)間隙，以適應(yīng)不同的載荷、轉(zhuǎn)速及軸的彈性變形偏斜等具體情況。偏心瓦塊采用內(nèi)孔與外圓偏心結(jié)構(gòu)，加工精度要求高，傳統(tǒng)工藝采用鏜床加工，先車外圓再加工偏心內(nèi)孔的工藝存在諸多問題［3］，因此，如何加工偏心瓦塊成為工藝技術(shù)人員需要解決的問題。

1 瓦塊結(jié)構(gòu)及加工難點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)

偏心瓦塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。R1為瓦塊內(nèi)孔半徑，內(nèi)孔處有一定厚度的軸承合金層，用于支承軸頸，瓦塊基體為碳鋼。R2為瓦塊外圓半徑。R1與R2不同心，外圓圓心B與內(nèi)孔圓心A之間的偏心距為h。

圖1 偏心瓦塊結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 加工難點(diǎn)

加工精度要求高，瓦塊內(nèi)孔尺寸公差為0～0.05 mm，以滿足軸瓦和軸頸的裝配間隙要求，外圓表面粗糙度Ra＝1.6μm，內(nèi)孔和外圓的平行度為0.005 mm，故偏心外圓加工是瓦塊的加工難點(diǎn)。

2 加工工藝分析

2.1 瓦塊加工總體方案

圖1所示為軸承的1個(gè)瓦塊，通常1套可傾瓦軸承有3～5個(gè)瓦塊，其中4瓦塊軸承最常見。經(jīng)過計(jì)算和繪圖，將4個(gè)瓦塊圓周分布在一個(gè)整圓內(nèi)，如圖2所示，1個(gè)整圓料正好可以加工出4個(gè)瓦塊，滿足1套軸承的使用。因此，采用整圓料加工再切開成塊的方案。經(jīng)過計(jì)算并考慮加工余量確定整圓料的尺寸為

圖2 偏心瓦塊分布圖

外圓D ＝2（h＋R2）＋10，

內(nèi)孔d＝2R1－10。

2.2 偏心外圓加工方法對比

偏心外圓加工有3種方案。

（1）線切割偏心外圓。線切割加工出一段圓弧容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是鉬絲對刀依靠人工觀察，加工出的圓弧因?qū)Φ恫町惗嬖谡`差，而且線切割出的表面粗糙度Ra達(dá)不到1.6μm。

（2）數(shù)控銑削偏心外圓。在數(shù)控銑床上找正整圓料，數(shù)控編程銑削出偏心外圓，可以使用回轉(zhuǎn)工作臺分度，銑削完成一塊，將下一塊旋轉(zhuǎn)到加工位置，依次加工完成各瓦塊；也可以一次編程銑削完成4個(gè)瓦塊的加工。缺點(diǎn)是：當(dāng)瓦塊軸向尺寸較大時(shí)，所需銑刀刃部太寬，刀具懸伸長，切削阻力大，剛性變差［4］，加工精度受影響。而且銑刀側(cè)刃銑削出的表面粗糙度Ra很難達(dá)到1.6μm。此方法適于軸向尺寸較小、表面要求不高的工件。

（3）車偏心外圓＋磨削。通過工裝夾具裝夾瓦塊，將瓦塊車削的回轉(zhuǎn)中心調(diào)整到B點(diǎn)（圖1），車削偏心外圓，然后工裝不變在外圓磨床上將偏心外圓加工至工藝要求。該工藝方法一次裝夾可以完成2個(gè)瓦塊的加工，通過磨削，外圓表面粗糙度Ra可以達(dá)到1.6μm，尺寸精度也容易保證。

綜合對比，瓦塊的偏心外圓加工工藝采用車偏心外圓＋磨削的方法。

2.3 偏心瓦塊加工過程

（1）準(zhǔn)備整圓毛坯料。一次裝夾完成粗車外圓和內(nèi)孔，以保證內(nèi)、外圓同心度和表面粗糙度，在整圓料的軸向尺寸留13～15 mm的工藝卡頭，用于車削時(shí)卡盤卡爪夾持工件。

（2）粗車外圓、內(nèi)孔及兩端面，保留工藝卡頭。

（3）脫氫處理。由于鋼的冶煉過程中不可避免地存在殘余氫離子，隨著時(shí)間的推移，氫離子不斷分解成氫氣從鋼材中析出，析出氫氣的一部分集結(jié)于瓦塊鋼體與合金的結(jié)合部位造成鼓包現(xiàn)象。為預(yù)防鋼體中氫氣的析出，保證鋼體與合金的結(jié)合質(zhì)量，在澆鑄合金前應(yīng)對鋼體進(jìn)行一次脫氫處理。

（4）半精車。要求合金結(jié)合面無油污、無氧化，低速車削，工件轉(zhuǎn)速不大于60 r／min，進(jìn)給量為0.4 mm／r，背吃刀量小于0.5 mm。所用刀具、量具、輔具必須除油，加工時(shí)不允許使用冷卻液，加工后的合金結(jié)合面禁止觸摸或其他沾污。

（5）澆鑄軸承合金。

（6）半精車。

（7）磨兩端面。

（8）超聲波探傷檢驗(yàn)合金結(jié)合面質(zhì)量。

（9）鉆工藝孔，用于工件在工裝上的裝夾。

（10）切開各瓦塊。

（11）煤油滲透檢驗(yàn)。

（12）使用工裝車偏心外圓，留磨量。

（13）磨偏心外圓至工藝要求。磨削前需修研中心孔，以提高定位精度，從而提高被加工表面的位置精度。

（14）精車內(nèi)孔。

（15）清洗，煤油滲透檢驗(yàn)。

3 工裝夾具結(jié)構(gòu)分析

3.1 偏心外圓加工專用夾具

車、磨偏心外圓使用同一套夾具，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。芯軸體設(shè)計(jì)為階梯軸，左端留出30～40 mm用于車床夾持芯軸；中間為瓦塊的定位端面和配合芯軸面，定位端面上開定位銷孔，與瓦塊配合的芯軸尺寸需要根據(jù)瓦塊的尺寸進(jìn)行計(jì)算；右端設(shè)計(jì)與壓板配合的軸和螺紋，螺紋底部留出退刀槽。保留軸兩端中心孔，因?yàn)檐?、磨瓦塊外圓時(shí)均以兩中心孔作定位基準(zhǔn)［5］，以提高瓦塊外圓的加工精度。

圖3 車偏心外圓夾具

在加工偏心外圓之前，先在瓦塊上加工2個(gè)工藝銷孔，芯軸上的銷孔位置根據(jù)瓦塊尺寸確定。為保證銷孔的位置精確，避免安裝夾具時(shí)出現(xiàn)裝配困難，瓦塊上銷孔在數(shù)控銑床或坐標(biāo)鏜床上加工，芯軸上銷孔在坐標(biāo)鏜床上加工。瓦塊使用銷子定位裝入芯軸，用壓板和圓螺母壓緊。

瓦塊在各塊切開后加工偏心外圓，車、磨偏心使用同一套工裝，避免了二次裝夾，可減少制造誤差。每次裝夾2個(gè)瓦塊，因?yàn)榧庸て耐鈭A時(shí)，回轉(zhuǎn)中心有偏移，如果裝夾4個(gè)瓦塊，瓦塊之間會(huì)互相干涉。

3.2 精車瓦塊內(nèi)孔用工裝

設(shè)計(jì)的精車瓦塊內(nèi)孔專用工裝結(jié)構(gòu)如圖4所示，一次裝夾4個(gè)瓦塊，同時(shí)車削加工，保證了瓦塊內(nèi)孔尺寸的一致性。該工裝有嚴(yán)格的精度要求，用工裝保證瓦塊內(nèi)孔和外圓的平行度，滿足瓦塊和軸的裝配間隙要求。

圖4 精車瓦塊內(nèi)孔工裝

4 結(jié)束語

該偏心瓦塊的加工方法完全滿足工藝技術(shù)要求，使偏心外圓的精度提高，設(shè)計(jì)的工裝夾具制造簡單，使用方便。此加工方法已成功加工出上百件產(chǎn)品的偏心瓦塊，完全滿足軸承的使用要求。