滲碳鋼軸承套圈車削留量的經驗公式

吳玫，隋善勇，劉振華

(哈爾濱軸承集團公司 航空航天軸承分廠，哈爾濱 150036)

滲碳鋼軸承套圈滾道表面具有較高的硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部仍然保持材料原有的塑性和韌性。套圈加工過程中，若車加工時滾道(滲碳)部位留量過大，經過熱處理及磨加工后，很難保證成品零件最終的滲碳層深度。而且套圈的滲碳淬火最好采用壓模淬火，以控制套圈的變形和收縮。為防止變形量大增加磨削留量，而增加滲碳層深度的方法是不可取的，因為增加滲碳層深度，滲碳時間要延長，滲碳溫度也要適當提高，套圈的變形和收縮量也要增加，將形成惡性循環。因此，確定套圈的車加工留量是滲碳鋼軸承套圈加工過程中的重點和難點。根據多批次的試驗跟蹤，用擬合法確定出了滲碳鋼軸承套圈車削留量的經驗公式。

1 收縮量經驗公式

通過多批次跟蹤發現，滲碳鋼套圈在淬火后會出現收縮現象，而且這種收縮主要是套圈的徑向收縮，經過測量發現，收縮量的大小與套圈的外徑尺寸和壁厚有關。

以圓柱滾子軸承內圈為例，其結構如圖1所示，其中，B為工件壁厚；d2為內圈擋邊直徑；滾道粗實線部分為滲碳部位。對5種不同型號軸承內圈淬火后的擋邊直徑尺寸進行實測(滲碳及熱處理條件相同，每次抽檢20個)，用擬合法確定出淬火收縮量的經驗公式。

淬火收縮量ΔH=淬火前尺寸-淬火后尺寸。5種型號(每種型號20件)軸承內圈淬火前、后的實測數據(實測值取平均值)如表1所示。

圖1 圓柱滾子軸承內圈結構

表1 內圈擋邊直徑淬火前、后測量數據 mm

由表1數據，以內圈擋邊直徑為x軸，以壁厚為y軸，通過x，y軸分別用1階、2階、3階、……等階數的圖表曲線進行擬合、修正(擬合制圖量大，過程略)，最后得到在固定的內圈擋邊直徑(3階)條件下，ΔH和壁厚(4階)成正比例函數(圖2)，從而得到滲碳鋼套圈淬火收縮量的經驗公式為

(1)

式中：d2的適用尺寸為120～200 mm。

2 車削留量經驗公式

由于受淬火收縮量的影響，為了保證套圈磨削加工后的質量，收縮量越大，車加工留量也應該相應地加大，但只要套圈收縮后留量滿足磨削加工留量，即能保證磨削質量。設x軸為工件的壁厚和直徑，y軸為套圈的車加工留量，進行圖表曲線的擬合、修正(過程略)。得出在內圈擋邊直徑

圖2 ΔH和B4的函數關系

不變的條件下，與B成正比例關系，從而得出車削留量的經驗公式為

Δd2=0.000 51d2B，

(2)

而且Δd2值大于滲碳鋼收縮量ΔH，符合磨削加工的工藝要求。

3 實際磨削量

淬火后的實際磨削量用H·Δd2表示，為熱處理后的尺寸(車削留量)減去淬火收縮量，即

H·Δd2=Δd2-ΔH。

(3)

根據(2)式、(3)式計算出表1中5個型號內圈擋邊直徑的車削留量、實際磨削量如表2所示。

表2 內圈擋邊直徑車削留量及實際磨削量 mm

4 實用分析

某型號軸承車加工的內圈壁厚B為8.88 mm，外徑d2為136.1 mm，假設的車削留量Δd2為1.5 mm。試求出合理的車削留量及實際磨削量，并驗證原取值是否合理。

將已知條件代入(1)～(3)式，分別計算出收縮量ΔH為0.207 mm，車削留量Δd2為0.616 mm，實際磨削量H·Δd2為0.409 mm。依原工藝的車削留量(Δd2=1.5 mm)，淬火后實測磨削量為1.3 mm，與計算結果0.409 mm相差較大。使用經驗公式計算出的車加工留量Δd2=0.6 mm進行實例舉證。對該型號軸承的20個套圈進行實際加工，磨削量實測平均值為0.4 mm，與計算結果非常接近，且后續的磨削加工全部合格，滲碳層磨削后十分均勻(均分8點取樣)。實例證明原工藝車削留量不合理。

5 結束語

該經驗公式是在長時間、多品種跟蹤測試并不斷進行修正后得出的，依此經驗公式對滲碳鋼軸承套圈進行加工，留量合格率接近100%，完全能夠保證制造精度，而且在減少磨削量的同時減小了滲碳層的深度，縮短了磨削加工時間，提高了效率。