高精度特大型機床主軸軸承套圈車磨工藝控制方法

凌紅，龐電杰，張彥合

(洛陽LYC軸承有限公司 a.特大型廠；b.技術中心，河南 洛陽 471039)

高精度特大型機床主軸軸承由于受空間尺寸和機床自重要求的限制，設計時一般選擇薄壁軸承。由于軸承套圈壁厚較薄，加工和運輸中尺寸極易變形，因此，需要對套圈熱處理前、后的車削和磨削加工采用特殊的工藝控制方法，以保證其高精度的要求。

1 車削加工控制

套圈熱處理前的車削加工是從毛坯轉變為成品的基礎工序，高精度特大型軸承車削加工分粗、精加工(采用數控立車加工)。在加工過程中不但要控制好尺寸精度，而且要控制好以下位置精度：(1)徑向基準面(外圓面、內孔面)要與軸向基準面(基準端面)垂直(垂直度)；(2)滾道表面的回轉軸線與徑向基準面同軸(同軸度)；(3)兩端面互相平行(平行度)。套圈熱處理前一定要精車基準端面，寬度變動量應不超過其寬度尺寸公差的1/2。一次裝卡加工出基準端面和徑向基準面，以控制套圈留量，保證套圈的加工形狀和位置精度。另外，主要表面粗糙度Ra應控制在5 μm以內，保證套圈的磨削加工定位及精度。

2 磨削加工控制

套圈熱處理后的磨削工序為：粗磨→細磨→終磨，各表面交替加工，互為基準，多重循環。

粗磨工序要嚴格控制套圈的變形和磨削燒傷。引起套圈變形的原因很多，如熱處理(淬火)后的套圈有內應力存在；粗磨時切去最外一層金屬，引起內應力重新分布而發生變形；粗磨時磨削力和磨削溫度高，工件可能發生彈性變形和熱變形等。采用了硬車代替粗磨加工，通過數控硬車加工時大的切削深度和高的工件轉速使車削產生的大部分熱量都隨切屑帶走，避免磨削加工時表面燒傷和裂紋的產生。硬車加工時的金屬切除率通常是磨削加工的3～4倍，而所消耗的能量卻只有磨削的1/5，所以硬車加工比磨削加工產生的熱量小，且效率高。另外，在套圈加工時應嚴格控制套圈的寬度變動量和厚度變動量等形位公差(下文均以內徑400～600 mm套圈為例進行說明，其平行度應控制在0.05 mm以內，壁厚差應控制在0.05 mm以內)。

細磨時選用立式磨床進行加工，與臥式磨床相比，立式磨床使工件的裝卸變得更安全、簡易，節約時間，且不會由于工件的自重而出現變形，影響加工精度。套圈細磨加工要嚴格控制好套圈的寬度變動量和厚度變動量等形位公差(其中，平行度應控制在0.02 mm以內,壁厚差應控制在0.02 mm以內)以及磨削進給量；要保證冷卻充分有效，避免套圈在加工過程中發熱變形，為終磨加工打好基礎。

終磨時也選用立式磨床，套圈端面進行精研加工，提高磨削過程中的定位精度。嚴格控制兩端面的寬度變動量(平行度控制在0.005 mm以內)和彎曲度，并且在一次裝夾的狀態下完成套圈內、外徑面的加工，保證套圈的厚度變動量(壁厚差控制在0.005 mm以內)。加工過程中宜采用較小進給量，提高工件轉速，注意冷卻，避免燒傷。加工完成后要在機床上等溫后再進行測量，確保套圈的測量精度，從而控制好尺寸精度。

另外，在整個磨削工藝流程安排中，粗、細磨后應增加附加回火工序，以消除或減少磨削過程中產生的殘余應力，進一步控制和穩定殘余奧氏體，提高套圈精度的穩定性。特大型主軸軸承的材料一般選用GCr15SiMn，在粗、細磨加工后，可選用井式回火爐，用低于原回火溫度20～30℃回火12 h左右。

3 結束語

依上述方法對套圈的車削和磨削加工進行工藝控制后，可以有效地避免薄壁軸承套圈在加工過程中產生變形、燒傷以及裂紋等問題，滿足了特大型機床對薄壁主軸軸承高精度的要求。