薄壁圓錐滾子軸承外圈車加工工藝改進

姚松杰，倪濱昆,2，時可可,2，張玉玲,2，賀甜甜

(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;3.高端軸承摩擦學技術與應用國家地方聯合工程實驗室，河南 洛陽 471023)

圓錐滾子軸承由于良好的承載能力，廣泛應用于汽車、機床、工業減速器等領域[1-3]，其性能直接影響主機的可靠性、動力性及經濟性等性能指標。某輕窄系列圓錐滾子軸承外圈具有壁薄、寬度小及剛性低的特點[4]，在車加工中易產生夾持變形，外徑面圓度誤差、單一平面外徑變動量難以控制，故有必要分析原車加工工藝中存在的問題，并提出相應的改進措施。

1 原加工工藝及存在的問題

1.1 原加工工藝

某輕窄系列圓錐滾子軸承外圈尺寸為：外徑352.425 mm，滾道最大直徑320.4 mm，高度23.813 mm，最小壁厚13.54 mm。鍛件為2個外圈(圖1)合鍛加工，車加工時切為2個外圈。

圖1 外圈鍛件

外圈車加工時一般先粗車后精車，軟磨前通過粗車去除套圈兩端面、外徑面、內表面及倒角的加工余量，軟磨后通過精車加工套圈兩端面、外徑面、內表面及倒角。粗車和精車時均通過夾具夾持一端外徑面加工另一端表面，然后再夾持加工后的外徑面對未加工面進行加工，如圖2所示，精車后再切成2件。粗車和精車卡爪夾持寬度分別為55， 150 mm，如圖3所示。

圖2 車加工夾持示意圖

圖3 車加工夾具示意圖

1.2 存在的問題

1)薄壁軸承套圈鍛件外徑面單一平面外徑變動量較大，車加工時易發生彈性變形。若采用夾持一端面加工另一端面，鍛件單一平面外徑變動量等誤差會復映到粗車件上，無法為精車提供良好的定位基準，粗車后工件的單一平面外徑變動量等誤差又會復映到精車件上[5]。

2)粗車和精車的夾持爪過窄，夾持面寬度不夠，外圈易產生彈性變形，造成外徑面圓度誤差和單一平面外徑變動量超差，徑向變形嚴重[6]。

2 改進措施

1)優化工藝流程。第1次車一端外徑面時不加工到工藝尺寸，僅作為夾持基準，夾持已車外徑面加工另一端面到工藝尺寸，再夾持已車到工藝尺寸的端面加工另一端面到工藝尺寸，由于外徑面已車過一次，消除了鍛件外徑面的形狀超差，幾何形狀基本可以控制。改進后的工藝流程為車端面、外徑面(圖4a)→車端面、外徑面、滾道面、外內徑面及倒角(圖4b)→車端面、外徑面、滾道面及倒角(圖4c)。改進后的工藝增加了2次夾持定位基準，可有效消除形狀超差。

圖4 改進后的加工工藝

2)增加粗車硬爪和精車軟爪寬度。硬爪夾持寬度增加到125 mm，軟爪夾持寬度增加到250 mm。減少了車加工時的形狀超差，套圈變形較小，可有效控制外徑面圓度誤差和單一平面外徑變動量。

3)優化軟爪的調整方法。先對刀車制墊圈的夾持位置，再車制合適的套圈作為墊圈進行支承，最后在墊圈支承下車制軟爪，并采用涂色法驗證軟爪與套圈是否均勻接觸[8]，且為緊配合。改進后軟爪與外圈接觸面積增大，夾持力均勻，減小了夾持變形。

3 實際加工效果

采用優化前、后工藝加工的薄壁外圈技術指標見表1，優化后外徑面圓度誤差和單一平面外徑變動量明顯減小，滿足加工需求。

表1 優化前、后工藝加工的薄壁外圈技術指標

4 結束語

采用改進工藝加工的薄壁軸承外圈精度和質量明顯提高，降低了廢品率，提高了生產效率，提升了該類薄壁軸承外圈車加工控形技術。