礦山機械回轉臂用推力角接觸球軸承套圈加工方法分析

劉 瑩，董天一，孟慶江

（1.哈爾濱軸承集團公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 經營發展部，黑龍江 哈爾濱150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

某非標準推力角接觸球軸承應用于礦山機械回轉臂上，產品精度要求不高、轉速低，工作環境較為惡劣。因其結構的特殊性，在試制過程中遇到許多問題，尤其硬磨平面、外滾道工序較為困難。該產品裝配圖如圖 1 所示，外圈結構如圖2 所示。現將解決方法介紹給讀者，僅供參考。

圖1 某非標準推力角接觸球軸承裝配圖

圖2 外圈結構

2 加工工藝分析

2.1 車加工工藝分析

產品結構如圖 2 所示。該產品外內徑與滾道相切，保證溝位置誤差在0.02 mm以內。

一種方法是將溝道車削出來后，用儀器將溝位置測量準確后（溝道尺寸留有一定的留量0.2±0.05mm），再將大外內徑輪廓車削好（留量0.2±0.05mm），最后再將外溝道與大外內徑一次走刀加工完成。此方法必須采用數控機床，因為程序編制后其加工精度較為穩定。需要說明的是，車削留量較大時，應采用兩把車道加工，第一把粗車，第二把細車，以保證加工精度。

另一種方法是用專用車床將外內徑、外溝道分別在兩道工序加工完成后，外內徑與滾道留有一定的留量，然后再用數控機床一次走刀加工完成，這樣可相應地提高加工效率。

前者適合小批量加工，后者適用大批量加工。粗車時采用專用車床，效率較高；細車采用數控車床，效率及加工精度均可滿足要求。

2.2 磨加工工藝分析

產品結構要求外滾道的溝底與外內徑應一次加工完成，否則溝底與外內徑分別兩次加工就會在兩表面接觸處留有痕跡，使得工件的滾道表面粗糙度達不到要求，此痕跡嚴重時會影響到軸承的裝配質量。由于分廠沒有數控磨床，所以要想達到產品要求是辦不到的。即使采用數控機床磨削，外內徑與溝道一起磨削砂輪的寬度也很寬，磨削時所產生的磨削力也較大。加工此工序所需要的磨床的功率也較大，且數控機床價格也較為昂貴。

2.3 硬車工藝分析

基于以上問題，決定采用硬車的方法加以解決。從產品的工藝要求看，外滾道尺寸公差要求0.05mm，車削工藝系統能夠保證。

2.3.1 刀具材料選擇

目前可選用的硬車刀具材料有陶瓷、立方氮化硼。根據產品要求，基面粗糙度0.8Ra，非基面粗糙度1.6Ra、滾道粗糙度0.4Ra。陶瓷切削速度90～110m/min，表面粗糙度1.6Ra。如果切削速度低于90m/min，容易崩刃，使被切削工件表面粗糙度降低。立方氮化硼切削速度可達110m/min以上，表面粗糙度0.4Ra。根據工件尺寸計算可知，其切削速度應為114m/min。從以上分析可知，應選用立方氮化硼作為硬車刀具材料。

2.3.2 刀具角度選擇及使用注意事項

為了保證刀具正常切削，有足夠的強度和散熱條件，刀具的刀尖角選擇30°，前角0°，后角10°。由于立方碳化硼較為昂貴，選擇在刀尖上焊接一小塊立方碳化硼，既可保證刀具切削，又能使刀具有一定的抗沖擊能力。

內圈解決方法基本與外圈相同，這里就不再論述。

2.3.3 車削規范及工藝過程的制定

經試驗驗證后，主軸轉數n=200r/min、進刀量f=0.15mm/r。工藝過程如下：車非基面及外徑車基面及小內徑車外滾道及大外內徑。車削示意圖如圖 3 、圖 4 、圖 5 所示。

2.3.4 工件裝夾方式

圖3 車非基面及外徑示意圖

圖4 車基面及小外內徑示意圖

根據工件的外徑和外內徑尺寸（考慮到工件壁厚），決定采用三爪通用夾具。由于工件壁厚較厚，在夾緊過后外徑的變形量很小可以忽略不計，而且外徑還得精磨一遍，所以，只要保證滾道的加工精度就可以。

圖5 車削外滾道與大外內徑示意圖

3 結束語

按上述方法加工后，工件的幾何精度、尺寸精度及表面粗糙度均滿足產品的使用要求。通過硬車軸承套圈，取代了部分磨削工藝，節約了大量的購置數控磨床的資金。硬車更換車刀比磨削更換砂輪節省時間，為今后硬車技術的發展創造了良好開端。隨著工藝水平的提高，硬車技術一定能得到更廣泛的應用，而且有利于保護環境。