中小型軸承零件硬車削工藝試驗

張亭亭，張林，于琦，李紅

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039;2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039)

符號說明

Ke—— 外圈滾道對外徑面的厚度變動量

Ra——表面粗糙度

SD——外徑面素線對基準端面的傾斜度變動量

VCs—— 外圈寬度變動量

VDp—— 單一徑向平面外徑變動量

ΔCir—— 圓度誤差

傳統車加工效率高、經濟性好，但受機床和刀具的限制，只能加工硬度不大于55 HRC的工件。隨著科學技術的不斷進步，高性能機床和高硬度材料刀具飛躍發展，使硬車削技術不斷進步，逐漸實現了淬硬鋼、冷硬鑄鐵等高硬材料的半精加工、精加工以車代磨[1-5]，近年來在軸承行業也得到一些應用，取得了一定的經濟效益。

硬車削相對磨削加工顯現出諸多優勢：硬車削和普通車削可以在同一臺機床上完成，節省場地和成本；硬車削的金屬切削率是磨削的4～6倍；硬車削為單點切削，不需要磨床的成形砂輪，產品換型、工裝調整更方便，對于復雜輪廓零件的加工更具優勢。硬車削在大型軸承零件加工方面已日趨成熟[6]，但中小型軸承零件的加工應用還較少，對于種類多、批量小的軸承，隨著市場對軸承交付周期要求的縮短，原有工藝已很難適應生產需求，因此，開展工藝試驗探索硬車削加工中小尺寸軸承零件的方案可行性。

1 試件

試驗選取3種中小型軸承零件為試驗對象，試件基本參數見表1。

空心圓柱滾子結構及主要技術指標如圖1所示，滾子為非標結構，滾子輪廓修緣，凸度較大。滾子生產批量小，組配時按一定的尺寸公差分組，批直徑變動量、圓度和直線度為非重點考核指標，成品滾子主要精度指標見表2。

表1 3種試件基本參數

圖1 某型空心圓柱滾子結構

表2 某型空心圓柱滾子技術指標 μm

5302/01和3206/01均為雙溝結構，形狀類似，成品套圈主要精度指標分別見表3、表4。其中，3206/01對溝心距的要求非常嚴格，其溝道精加工主要精度指標如圖2所示。

表3 5302/01技術指標 μm

表4 3206/01技術指標 μm

圖2 3206/01溝道精加工主要指標

2 試驗方案

試驗采用美國哈挺公司的臥式高精度數控車床ELITE 51 ULTRA，機床主軸徑向跳動小于0.5 μm ，軸向跳動小于0.5 μm，最大加工尺寸為φ294 mm。選用進口SANDVIK的CBN刀具。

空心圓柱滾子以中心孔定位，一次裝夾完成端面及外徑面的加工。5302/01和3206/01以內徑面為基準面，加工外徑面和一個端面，再以加工后的端面和外徑面為基準，加工另一個端面和溝道。

根據軸承零件的加工余量(表5)確定零件端面、外徑面切削參數為：工件轉速800 r/min；切削速度0.5 m/min；進給量0.03 mm/r；背吃刀量0.05 mm。套圈溝道切削參數為：工件轉速1 000 r/min；切削速度0.3 m/min；進給量0.02 mm/r; 背吃刀量0.03 mm。

表5 軸承零件加工余量 mm

3 試驗結果及分析

軸承零件硬車削后精度指標見表6～表8。

表6 圓柱滾子硬車削后精度指標 μm

表7 5302/01硬車削后精度指標 μm

表8 3206/01硬車削后精度指標 μm

由表可知，選取的3種軸承零件，硬車削后主要精度指標都達到了技術要求，尤其對于加工精度要求最高的溝道，其圓度不僅達到了工藝要求，甚至比傳統的磨削加工精度(表9)更高。

表9 5302與3206外圈溝道圓度對比 μm

另外對有特殊要求的3206/01溝心距和溝形誤差進行了測量，硬車削后溝心距為(13.38±0.003)mm，溝形誤差為7～9.5 μm。硬車削通過刀具的插補進給進行加工，最小進給量可達0.2 μm，設備自身整體剛性好，插補出的半徑形狀精度較高。

4 結論

1)對于批量較小且結構特殊的中小型軸承零件，其精加工可以采用硬車削的加工方法，加工精度能夠滿足工藝要求，且加工效率高。

2)對于類似雙溝結構的軸承零件，采用硬車削的加工方法能夠很好的保證兩溝的溝心距，在一定程度上能彌補傳統磨加工設備的不足，同時也提高了加工效率。