特大型對數曲線調心滾子硬車削工藝

張玉玲,秦昆陽,張天立

(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. 河南省高端軸承產業研究院，河南 洛陽 471039；4. 河南省軸承技術創新中心，河南 洛陽 471039)

特大型對數曲線調心滾子可以使接觸應力分布均勻，有效解決邊緣應力集中問題[1-2]，應用越來越廣泛。目前,特大型對數曲線調心滾子多采用磨床將砂輪修整成幾段圓弧來進行擬合加工，加工效率低[3]。隨機械制造業的快速發展，高性能、高精度數控機床和高硬度刀具也取得了巨大進步。硬車削工藝在鑄鐵、齒輪等工件加工中已廣泛應用,軸承套圈以車代磨、車磨復合工藝已日趨成熟，取得了良好的應用效果[4-5]。與磨削相比，硬車削具有良好的加工柔性、經濟性和環保性。為提高特大型對數曲線調心滾子的加工效率， 現探討特大型對數曲線調心滾子硬車削工藝的可行性。

1 磨削工藝

特大型對數曲線調心滾子原磨削工藝流程為：粗磨滾動面→終磨基準面→終磨非基面→修整倒角→細磨滾動面及修形面→終磨滾動面及修形面→超精滾動面及修形面。滾動面采用端面和外徑面定位,滾子只做旋轉,將砂輪修整成凹形(根據產品精度要求選用3段、5段圓弧進行修整)進行切入式磨削[6]。

缺點：1)工序復雜，加工周期長；2)易產生磨削燒傷；3)細磨、終磨滾動面和修形面時，需頻繁修整砂輪以保證產品技術要求。

2 硬車削工藝

以某特大型對數曲線調心滾子為例,如圖1所示,滾子直徑Dw為90 mm，滾子長度為103.5 mm，素線中間圓弧半徑R為714.5 mm，兩端為對數修形設計。滾子素線方程為

圖1 某特大型對數曲線調心滾子結構示意圖

(1)

為提高對數曲線滾子修形段的擬合度，硬車削加工數控編程將對數曲線分段取點，理論上取點越多，輪廓擬合度越高，經試驗對數曲線修形段間隔1 mm取點最佳，根據滾子素線方程計算各點坐標，相鄰點采用圓弧插補，形成連續的加工輪廓。硬車削工藝流程為：粗車端面和滾動面→精車端面和滾動面→終車端面和滾動面。

硬車削加工設備采用美國哈挺公司ELITE 51 ULTRAⅡ臥式高精度數控機床，機床主軸跳動為1 μm，最大加工直徑為284 mm，最大加工長度為456 mm。滾子一端為穴，采用三爪軟爪夾持，另一端為頂尖孔，采用頂尖定位，一次裝夾加工成形以保證滾子精度。刀具選用55°的菱形CBN刀片，粗車、精車工序刀片刀尖圓弧半徑為0.8 mm，終車工序刀片刀尖圓弧半徑為0.4 mm。硬車削工藝試驗加工參數見表1。

表1 硬車削工藝試驗加工參數

隨機選取磨削和硬車削加工的滾子各5粒，測量其表面粗糙度Ra值及輪廓度，結果見表2,滾子的圓度、波紋度分別如圖2、圖3所示。

表2 磨削和硬車削滾子的表面粗糙度Ra值及輪廓度

(a)硬車削滾子

(a)硬車削滾子

由表2可知：硬車削滾子各項技術指標均滿足技術要求，滾子表面粗糙度Ra值優于磨削滾子，其余各項技術指標與磨削滾子相當，加工效率明顯提高。由圖2和圖3可知,硬車削滾子的圓度和波紋度均優于磨削滾子。

3 結束語

以某特大型對數曲線調心滾子為研究對象，進行了硬車削工藝試驗，硬車削滾子滿足技術要求，表面粗糙度、圓度和波紋度均優于磨削滾子，且加工效率明顯提高。