耐熱鋼無油溝寬擋邊圓柱滾子軸承外圈滾道與擋邊的磨削加工

曲紅利，吳曉明

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039)

1 圓柱滾子軸承外圈結構

常規(guī)的帶擋邊圓柱滾子軸承外圈為如圖1所示的雙擋邊外圈，設計時考慮工藝加工方法，在滾道與擋邊交接處設置有工藝油溝，油溝尺寸m，m1，m2根據(jù)產(chǎn)品大小已形成系列。對于此類產(chǎn)品，磨加工工藝采用擋邊和滾道分開加工的工藝方式，油溝相當于空刀槽。對于薄、窄系列的高速軸承套圈，若仍采用帶油溝結構，將降低產(chǎn)品的某些性能(如承載、抗疲勞、使用壽命等)。為了滿足使用性能，新型無油溝帶擋邊圓柱滾子軸承外圈采用了滾道與擋邊之間圓弧過渡的設計，無油溝雙擋邊圓柱滾子軸承外圈結構如圖2所示。

圖1 帶油溝雙擋邊圓柱滾子軸承外圈

圖2 無油溝雙擋邊圓柱滾子軸承外圈

2 復合磨削方法

無油溝雙擋邊圓柱滾子軸承外圈終磨滾道與擋邊常規(guī)的復合磨削方法如圖3所示，采用比滾道寬度大約2 mm的砂輪，修整砂輪外徑及兩端面，使之尺寸、角度與滾道寬度、擋邊角度相符，直接縱向進給，先磨削擋邊，然后磨削滾道，滾道與擋邊的過渡圓弧靠砂輪的自然脫落形成。復合磨削滾道與擋邊的方法，對于材料為GCr15軸承鋼、16Cr2Ni4MoA滲碳鋼及Cr4Mo4V或8Cr4Mo4V耐熱鋼的內圈和外圈擋邊寬度小于3 mm的產(chǎn)品，完全能夠滿足加工要求。

圖3 復合磨削方法示意圖

3 改進后的磨削方法

3.1 擋邊磨削燒傷分析

實際生產(chǎn)中，材料為Cr4Mo4V或8Cr4Mo4V的耐熱鋼雙擋邊圓柱滾子軸承套圈，采用微晶剛玉(MA)砂輪進行滾道磨削，效果良好。但采用此砂輪進行復合磨削滾道與擋邊時，某些外圈擋邊常常產(chǎn)生磨削燒傷，而內圈磨削沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，經(jīng)對比分析發(fā)現(xiàn)，這些外圈的擋邊寬度較寬，均在3 mm以上。分析產(chǎn)生磨削燒傷的原因為：耐熱鋼材料黏度大、硬度高，當外圈擋邊寬度較大時，復合磨削方式下砂輪縱向進給磨削，砂輪兩側與寬擋邊的接觸面積大，不利于散熱，導致外圈在復合磨削滾道與擋邊時產(chǎn)生了擋邊燒傷。

從加快散熱，避免燒傷考慮，雖然采取更換多種磨削液及各種磨料、大氣孔的砂輪等措施，使散熱更快，但在復合磨削時，效果均不理想，擋邊仍有燒傷產(chǎn)生。

3.2 改進后磨削方法

因帶擋邊圓柱滾子軸承外圈在實際加工中，例如初磨工序，分開加工滾道和擋邊時，即使是耐熱鋼材料，擋邊也不會產(chǎn)生燒傷。因此，針對Cr4Mo4V或8Cr4Mo4V耐熱鋼材料無油溝寬擋邊圓柱滾子軸承外圈滾道與擋邊的磨削制定出新的磨削工藝方法，采用分開磨削滾道和擋邊的一般圓柱滾子軸承磨削方式，關鍵是最終要保證滾道與擋邊之間過渡圓角的形成，并且不會產(chǎn)生燒傷。

新的磨削方法為：初磨分別磨削擋邊、滾道，允許兩者有輕微留臺(臺階為初磨滾道砂輪寬度比滾道寬度窄和初磨擋邊時為避免砂輪磨削到滾道所留的工藝臺階)現(xiàn)象，一般允許臺階在0.5 mm以內，但需嚴格控制擋邊的厚度和位置，控制細磨、終磨時的擋邊留量為0.03～0.05 mm；細、終磨時，先磨滾道，且磨滾道時所用砂輪的寬度比滾道寬度窄0.15 mm左右，盡量使磨滾道后兩側所留的臺階小一些，以不影響滾道的加工；然后在切入磨機床上細、終磨擋邊。如圖4所示，砂輪修整成尖角進到位，先橫向進刀磨擋邊，再縱向進給修磨掉臺階，并由砂輪自然脫落形成過渡圓角(圓弧半徑比滾道深0.003 mm左右，使超精或精研滾道具有合適的留量)，在此過程中，依靠輪廓儀測量形成的過渡圓弧，并根據(jù)測量結果調整加工參數(shù)，擋邊的角度依靠調整床頭角度保證。

圖4 耐熱鋼無油溝寬擋邊圓柱滾子軸承外圈擋邊磨削示意圖

3.3 砂輪選擇

最初加工時砂輪選用通常單獨磨擋邊的樹脂結合劑(R)白剛玉磨料(WA)砂輪，選擇合適的砂輪、工件轉速，橫向與縱向進給量均相對較小，一般控制在0.01 mm/min，特別是縱向進給時，操作工需要根據(jù)磨削聲音和火花，并結合測量結果控制進刀位置，形成合適的過渡圓弧。選用此種砂輪后，加工檢測擋邊沒有出現(xiàn)磨削燒傷，其他項目也符合產(chǎn)品要求。

由于樹脂結合劑(R)砂輪脫落較快，需要頻繁修整砂輪，以保持砂輪的尖角，才不會使自然形成的過渡圓弧變大，但頻繁修整砂輪，對定位精度調整有較大影響，從而影響加工速度。隨后試用了切入磨機床常用的陶瓷結合劑(V)白剛玉磨料(WA)砂輪，亦能保證產(chǎn)品要求，且相較樹脂結合劑砂輪的修整頻率降低，砂輪利用率也有所提高。

4 結束語

經(jīng)工藝實踐探索，對Cr4Mo4V或8Cr4Mo4V耐熱鋼材料無油溝寬擋邊圓柱滾子軸承外圈滾道與擋邊采用新的工藝磨削方法，解決了擋邊磨削燒傷問題，總結出了加工中的主要加工參數(shù)，加工出的產(chǎn)品精度良好，完全能符合技術要求。但是這種加工方式進給小，調整較為復雜，對操作工的技術水平及經(jīng)驗要求較高，加工效率較低，無法大批量高效率的生產(chǎn)，仍需要進一步研究如何提高生產(chǎn)效率。