皇天鳴，賈媛媛，馮斌，袁帥，李長杰

(洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，對軸承材料也提出了特殊要求。無磁鋼軸承由于不受外界磁場干擾，越來越多地應(yīng)用于電力、軌道交通、建筑以及國防軍工等領(lǐng)域。無磁鋼軸承加工工藝[1-5]是該類軸承研究的重要課題,以某大學(xué)用無磁鋼軸承為例，探討其加工工藝。

1 無磁鋼套圈加工難點(diǎn)

無磁鋼非標(biāo)角接觸球軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)、外圈材料為0Cr40Ni55AL3Ti無磁鋼，球材料為氮化硅陶瓷，保持架材料為PA66-GF25。外圈類似于單列角接觸球軸承外圈，內(nèi)圈為寬內(nèi)圈，一端擋邊帶有凸緣。內(nèi)孔采用多級臺階孔，其中一階帶有螺紋。

內(nèi)圈待磨加工平面示意圖如圖2所示，軸承鋼內(nèi)圈磨加工工藝路線：初磨兩端面→終磨兩端面→初研兩端面→初磨內(nèi)溝→磨大端內(nèi)徑面→初磨內(nèi)徑面→附加回火→細(xì)研兩端面→細(xì)磨內(nèi)溝→酸洗檢驗(yàn)→精研兩端面→終磨內(nèi)溝→終磨內(nèi)徑面→探傷檢驗(yàn)→超精內(nèi)溝→清洗、防銹。

圖1 無磁鋼非標(biāo)角接觸球軸承結(jié)構(gòu)示意圖

1—大端內(nèi)徑面；2—大端面；3—內(nèi)溝道面；4—小端面；5—內(nèi)徑面。

外圈待磨加工平面示意圖如圖3所示，軸承鋼外圈磨加工工藝路線：初磨兩端面→終磨兩端面→初研兩端面→初磨外徑面→精研外徑面→初磨外溝→磨擋邊→初磨大內(nèi)徑面→附加回火→細(xì)研兩端面→細(xì)磨外徑面→細(xì)磨外溝→細(xì)磨擋邊→附加回火→酸洗檢驗(yàn)→精研兩端面→精研外徑面→終磨外溝→磨倒角→探傷檢驗(yàn)→超精外溝→溝尺寸分組→終磨大內(nèi)徑面→酸洗檢驗(yàn)→清洗、防銹→修磨外徑面。

1—大端面；2—外徑面；3—小端面；4—大內(nèi)徑面；5—外溝道面；6—擋邊面。

軸承鋼軸承磨加工時大多通過電磁夾具對套圈裝夾、固定，該方法不適于無磁鋼軸承套圈。

2 改進(jìn)措施

為在通用機(jī)床上加工無磁鋼套圈并保證其加工精度，在磨平面、外溝、內(nèi)溝、內(nèi)徑面時，設(shè)計(jì)導(dǎo)磁附件，即借助二級工裝實(shí)現(xiàn)套圈的裝夾、固定，具體改進(jìn)措施如下：

1)由于內(nèi)圈自帶螺紋孔，在設(shè)計(jì)導(dǎo)磁附件時優(yōu)先考慮螺栓連接，并將導(dǎo)磁附件設(shè)計(jì)為帶孔結(jié)構(gòu)，方便內(nèi)圈的裝夾、固定。

2)在外圈大端面上設(shè)計(jì)帶有螺紋孔的后柄結(jié)構(gòu)(圖4)，利用螺栓與導(dǎo)磁附件連接，實(shí)現(xiàn)外圈的裝夾、固定，所有工序完成后，采用線切割切掉后柄，再精研平面。

內(nèi)圈磨加工工藝路線同軸承鋼軸承，外圈磨加工工藝路線為：初磨后柄端面、小端面→終磨后柄端面、小端面→初研兩端面→初磨外徑面→精研外徑面→初磨外溝→磨外擋邊面→初磨大內(nèi)徑面→附加回火→細(xì)研兩端面→細(xì)磨外徑面→細(xì)磨外溝→細(xì)磨大內(nèi)徑面→附加回火→精研兩端面→終磨外徑面→精研外徑面→終磨外溝→終磨大內(nèi)徑面→磨倒角→探傷檢驗(yàn)→超精外溝→溝尺寸分組→終磨大內(nèi)徑面→酸洗檢驗(yàn)→清洗、防銹→線切割→精研兩端面→精研外徑面。

1—后柄端面；2—大端面；3—外徑面；4—小端面；5—大內(nèi)徑面；6—外溝道面；7—擋邊面。

3 無磁鋼套圈磨削重點(diǎn)工序裝夾方式

3.1 磨端面

由于套圈兩端面不同，需在M7475B單頭平面磨床上分面加工，該磨床主要用于粗磨毛坯或磨削精度要求低的工件。為提高加工精度，將二級工裝1設(shè)計(jì)成單面沉孔，如圖5所示，材料為GCr15軸承鋼，平面平行度要求不大于5 μm。如圖6所示，分別采用不同長度的螺栓與內(nèi)、外圈連接。

圖5 二級工裝1

圖6 二級工裝1與內(nèi)、外圈連接示意圖

3.2 磨外圈外溝、大內(nèi)徑面、擋邊面及超精外溝

將二級工裝2設(shè)計(jì)為兩面對稱且均有沉孔的結(jié)構(gòu)，以保證兩面連接的互換性，材料為GCr15軸承鋼，平面平行度要求不大于1 μm。二級工裝2及其與外圈的連接示意圖如圖7,圖8所示。

圖7 二級工裝2

圖8 二級工裝2與外圈連接示意圖

3.3 外圈后柄切除工序

線切割也利用電磁夾具固定工件，借助二級工裝1裝夾、固定，如圖9所示。

圖9 線切割加工示意圖

3.4 磨內(nèi)圈大端內(nèi)徑面

考慮到內(nèi)圈內(nèi)徑面尺寸相差較大，將二級工裝3設(shè)計(jì)為非對稱結(jié)構(gòu)，如圖10所示，材料為GCr15軸承鋼，平面平行度要求不大于1 μm。與內(nèi)圈連接示意圖如圖11所示。

圖10 二級工裝3

圖11 二級工裝3與內(nèi)圈連接示意圖

3.5 磨內(nèi)圈內(nèi)徑面、內(nèi)溝及超精內(nèi)溝

將二級工裝3的小端面與內(nèi)圈大端面用螺栓連接，如圖12所示。

圖12 二級工裝3與內(nèi)圈的連接示意圖

4 實(shí)際加工效果

采用上述工藝加工的5套無磁鋼軸承的檢測結(jié)果見表1，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求。軸承交付使用后未發(fā)現(xiàn)異常。

表1 無磁鋼軸承成品測量結(jié)果