軸承圓錐外圈鍛件反掛輾擴(kuò)工藝

■洛陽(yáng)LYC軸承有限公司鍛造廠 劉振威，王戰(zhàn)冶，劉 賽

軸承圓錐外圈鍛件反掛輾擴(kuò)工藝

■洛陽(yáng)LYC軸承有限公司鍛造廠 劉振威，王戰(zhàn)冶，劉 賽

中小型圓錐滾子軸承外圈鍛件通常采用正掛輾擴(kuò)。在加工錐角偏大的此類軸承鍛件時(shí)，輾壓輥容易斷裂失效，影響生產(chǎn)效率，試驗(yàn)了一種有利于提高模具壽命的“反掛”輾擴(kuò)方式，提高了輾壓輥強(qiáng)度，降低了模具消耗。

圓錐滾子軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可承受軸向與徑向載荷，主要應(yīng)用在汽車、軋機(jī)、礦山、冶金等領(lǐng)域。大批量的中小型圓錐滾子軸承外圈（φ200mm以下）普遍采用“壓力機(jī)制坯+輾環(huán)機(jī)擴(kuò)孔”的加工工藝。正掛輾擴(kuò)時(shí)輾壓輥“腦袋”大，“脖子”細(xì)（見(jiàn)圖1），盡管可使鍛件在輾擴(kuò)過(guò)程中更加平穩(wěn)，也有利于材料在鍛件上的分配，但是對(duì)于高度偏高、錐角偏大的圓錐滾子軸承外圈鍛件，輾壓輥使用壽命通常不足200次/件，輾壓輥一旦斷裂即報(bào)廢，模具損耗嚴(yán)重。

1. 圓錐外套鍛造工藝流程

以32219/01為例，棒料通過(guò)中頻感應(yīng)電爐GPRS-500/2.5加熱，在5000kN多工位壓力機(jī)上經(jīng)過(guò)鐓粗→反擠成形→穿孔，然后D51Y-250E擴(kuò)孔機(jī)上輾擴(kuò)成形，如圖2所示。

如附表所示，對(duì)比了“正掛”“反掛”輾壓輥關(guān)鍵尺寸，模具壽命以及料芯損耗情況。

在正掛時(shí)，為保證輾壓輥強(qiáng)度，輾壓輥“脖子”尺寸不宜過(guò)細(xì)，穿孔時(shí)需選用φ56.5mm沖頭。反掛時(shí)（見(jiàn)圖3）由于輾壓輥成形部分“倒置”，前細(xì)后粗，根部強(qiáng)度足夠，只需采用φ46.5mm穿孔沖頭。反掛輾擴(kuò)解決了細(xì)輥?zhàn)宇l繁斷裂的問(wèn)題，通常情況下一件輥?zhàn)由a(chǎn)500件后工作面老化，能累計(jì)返修兩次以上，折合模具壽命大于1500次/件。

“反掛”輾擴(kuò)從模具消耗、材料利用率方面跟“正掛”輾擴(kuò)相比優(yōu)勢(shì)顯著，故我們采用方案二進(jìn)行試制。

圖1 “正掛”輾擴(kuò)示意

圖2 32219/01鍛造流程

圖3 反掛輾擴(kuò)示意

圖4 32219/01正掛、反掛毛坯對(duì)比

“正掛”、“反掛”對(duì)比表

2. 存在問(wèn)題及解決方案

（1）小端面毛刺 圓錐外圈鍛件在反掛輾擴(kuò)過(guò)程中，在小端面上易出現(xiàn)外毛刺，而小端面正好是下工序車工的裝夾面，影響車工定位，因此小端面毛刺必須控制。

小端面出外毛刺一般有兩個(gè)原因：①壓力機(jī)成形分料小端與大端不均勻。②制坯高度偏高。

針對(duì)此問(wèn)題，提出兩個(gè)解決方案：①加大毛坯內(nèi)錐角，如圖4所示的32219/01毛坯，改進(jìn)后毛坯通過(guò)加大成形沖頭角度，輔助小端面分料，有效減少小端面擠毛刺。②壓低毛坯高度2~3mm，防止輾擴(kuò)時(shí)鍛件“長(zhǎng)高”造成端面擠毛刺。

（2）內(nèi)徑折疊 加大成形沖頭角度后卷毛刺情況雖有好轉(zhuǎn)，但小端面仍不可避免地有外毛刺生成。隨著輾擴(kuò)進(jìn)行，毛刺容易卷入套圈滾道表面，造成折疊。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在輾壓輥上“挖脖子”（見(jiàn)圖5），同時(shí)選用加深的輾壓輪，使輾壓輪擋邊嵌入其中，包住毛坯，可有效避免小端外毛刺產(chǎn)生，保證基準(zhǔn)定位面的質(zhì)量。

（3）輾壓輥竄動(dòng) 由于輾壓輪與輾壓輥兩者的軸向竄動(dòng)，在鍛件大端面易出現(xiàn)內(nèi)毛刺，影響大端面內(nèi)徑尺寸的測(cè)量精度，出現(xiàn)這種情況我們采用在原有的基礎(chǔ)上加長(zhǎng)輾壓輥長(zhǎng)度1～2mm來(lái)解決，同時(shí)設(shè)備工具科為檢查人員配備彈簧內(nèi)卡鉗來(lái)測(cè)量帶內(nèi)毛刺的鍛件的內(nèi)徑尺寸。

經(jīng)以上措施實(shí)施，壓力機(jī)制坯趨于合理，反掛時(shí)擴(kuò)孔機(jī)輾擴(kuò)過(guò)程更加平穩(wěn)，鍛件尺寸及外形均符合工藝要求，同時(shí)適應(yīng)車加工的裝夾要求。

3. 30613B/01產(chǎn)品試制

30613B成品是典型的大錐角產(chǎn)品，外圈內(nèi)徑差值φ差=25.3mm，高度僅26mm。現(xiàn)工藝采用了在滾道處加大留量的方法以降低加工難度，鍛件外形如圖6所示。“正掛”工藝穿孔沖頭選用φ51.5mm，輾壓輥如圖7所示，輥?zhàn)印安弊印宝?1.5mm，使用時(shí)很容易疲勞斷裂，模具壽命短。針對(duì)此問(wèn)題，借鑒其他型號(hào)“反掛輾擴(kuò)”經(jīng)驗(yàn)，對(duì)30613B/01鍛造工藝實(shí)施改進(jìn)。

改進(jìn)后工藝采用更小穿孔沖頭φ46.5mm，設(shè)計(jì)輾壓輥如圖7右所示，成形部分實(shí)現(xiàn)“倒置”，鍛件小端面對(duì)應(yīng)的成形部分為φ55.5mm，輾壓輥挖槽后輾壓輥“脖子”φ48mm，強(qiáng)度足夠。

經(jīng)過(guò)工藝調(diào)整后料芯由原來(lái)的0.128kg變?yōu)楝F(xiàn)在的0.107kg，提高了材料利用率。輾壓輥“脖子”由正掛的φ31.5mm加粗到φ48mm，提高了輾壓輥使用壽命，且該輥?zhàn)涌梢园幢壤敌蓿啻问褂茫?jīng)濟(jì)效益顯著。

圖5 輾壓輥形狀對(duì)鍛件毛刺的影響

圖6 30613B/01大錐角圓錐外套鍛件

圖7 30613B/01改進(jìn)前后的輾壓輥尺寸對(duì)比

4. 結(jié)語(yǔ)

32219軸承圓錐外圈試制成功以后，我們又陸續(xù)將反掛工藝推廣到32314、32217、30613B及31316X2等大錐角圓錐外圈上。“反掛”工藝擴(kuò)大了5000kN壓力機(jī)適應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品型號(hào)范圍。同時(shí)，圓錐軸承外套反掛輾擴(kuò)試制的成功，也打破了原有輾壓輥頻繁斷裂的瓶頸。

20150706