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洛陽東軸突破瓶頸,加工磨削國內最高精度大型交叉滾子軸承

[ 時間:2019-03-09 點擊:49 ]

洛陽東軸突破瓶頸,加工磨削國內最高精度大型交叉滾子軸承

1 前言


    LYDZC為某特殊鋼廠加工的大型薄壁交叉滾子軸承是工業煉鋼爐下面的旋轉軸承,其結構見圖1旋轉軸承的裝配技術要求為:
圖 1 交叉滾子軸承

1 交叉滾子


    (1)132個滾柱1∶1交叉排列;
    (2)軸向間隙為0.3mm~0.5mm;
    (3)裝配后轉動靈活,不得有阻滯卡死現象.這樣大型薄壁交叉滾子軸承的加工在我廠還是首次遇到。根據圖紙要求及使用特點,此軸承的加工關鍵在于內、外圈的合理加工。按技術條件,工序安排為:
    鍛造→粗加工→調質→半精加工→時效→精車→熱處理→磨削加工→裝配。
    以上各工序的加工難點就是磨削加工,磨削加工是整個機械加工過程的末尾工序,要磨去各滾道表面的多余金屬,達到一定的粗糙度,完成形位公差的技術要求。因此選擇合理的磨削方法是保證滾道各項精度與表面質量的關鍵。為此我們先后進行了下述三種方案比較:
 
    方案一:見圖2所示。即將工件外圈裝夾在1532立車的回轉工作臺上,碗形砂輪磨頭裝夾在特制的45°底板上,并固定在1532立車右刀架上。讓磨頭作徑向進給,工件隨工作臺作回轉運動以達到對45°滾道面的磨削。結果磨出的滾道面是凹弧面,不是圓錐面,故該方案不予采納。
薄壁交叉滾子軸承 內外圈 45° 滾道面的磨削加工

圖2 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案一

    方案二:見圖3所示,采用265B鏜床后立柱作垂直支承,并特制一個能旋轉360°角帶小托板刀架的磨頭裝置,裝夾在外伸臂上。工件考慮用直徑為1.5m淬火回轉臺裝夾,因直徑太小,只好借助胎具1將工件如圖3所示裝夾。工件隨工作臺作回轉運動,磨頭一邊作徑向進給,一邊手動小托板作平行45°滾道面的直線運動,來實現內、外圈滾道面的磨削加工。由于該方案需要制作的輔具太多,僅輔具費用就約5.5萬元,而且延長了加工時間,使產品的制造成本過高,由此本方案也沒有采納。
交叉滾子軸承磨削加工方案二
圖3 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案二
 
    方案三:見圖4 圖5所示。即將鏜床回轉工作臺與分廠現有設備10m導軌磨床相結合,改制磨頭做徑向進給,工件隨工作臺做旋轉運動。    該方案取得了軸承內外圈45°滾道面磨削加工的成功,磨削表面質量和生產率都有較大提高。
薄壁交叉滾子軸承磨削加工
圖4 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案三
 
薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案三

    2 內外圈的磨前加工


    見圖6、7、8所示,上圈、下圈、外圈的材質均為5CrMnMo,技術要求為:
圖6 交叉滾子軸承上圈
圖6 交叉滾子軸承上圈
 
圖7 交叉滾子軸承下圈
圖7 交叉滾子軸承下圈
 
圖8 交叉滾子軸承外圈
圖8 交叉滾子軸承外圈
    (1)滾道表面淬火硬度HRC50~55,深度不得小于2.5mm;
    (2)滾道表面粗糙度為Ra0.8;
    (3)內外圈的圓度允差為0.1;
    (4)兩端面的平面度允差為0.1,平行度允差為0.2。
 
    2.1 粗加工
    鍛造后在1532立車上粗車內外圈,兩端面各留量15mm~20mm,外圓留量15mm,滾道面暫不加工。
 
    2.2 調質
 
    2.3 半精車加工
    將調質后的內外圈的內孔、外圓、端面及滾道面各留量5mm~7mm車出。
 
    2.4 時效
    自然時效7~14天,消除半精車加工后產生的內應力。
 
    2.5 精車
    在1532立車上,精車內、外圈各部符圖,滾道面單面留磨1mm~1.5mm
 
    2.6 熱處理
    因內外圈結構尺寸較大,采用火焰表面淬火,淬火后硬度HRC50~55,深度為4mm。
 

    3 內外圈的磨削加工


    如方案三所述,將10m導軌磨床與回轉工作臺相結合,采用改制的磨頭,完成45°滾道面的磨削加工。
 
    3.1 對機床精度的要求
    為保證內外圈各滾道面的加工精度,要求回轉工作臺必須具有符合加工要求的精度,并在磨削過程中保持這種精度。工件未裝夾前,按圖9所示擔平尺,并用水平儀檢測工作臺的安裝精度,平面度允差為0.02.
    
    3.2 工件的裝夾、找正方式
    根據機床性能,10m導軌磨床立磨頭的磨削高度范圍在1.4m~1.8m之內。為此,內外圈的裝夾如圖4、5所示;而上下圈以2530止口、凸臺相配合定位。采用一次裝夾磨削方式,目的是更好的保證上、下圈裝配后兩45°滾槽面互成90°±20′幾何精度。磨削前首先按圖10(a、b)所示,分別拉表找正M、N兩上端面的平面度允差0.02。各滾道面的允差在0.05~0.1之內。然后即可啟動工作臺、立磨頭,選擇合理的砂輪及磨削用量開始磨削加工.
 
    3.3 砂輪及磨削用量
    砂輪和磨削用量選擇不當,會引起滾道面較大的熱變形。對于淬火的合金鋼滾道面,以選擇GB46ZR2A·P150×32×32的砂輪為好。
    磨削用量:磨削速度=23m/s;工件的線速度=6m/min;橫向進給量=0.05mm~0.1mm。
 
    3.4 磨頭的結構
    如圖11所示:砂輪片1、2分別在車床上加工成45°圓錐體,互成90°裝在砂輪襯套3上,并用壓緊螺釘4、螺母5緊固于磨頭主軸6上,調整墊片7可調整砂輪軸向安裝尺寸,平衡塊8保證磨頭旋轉時能進行平穩磨削加工。
 
    該磨頭的特點是:磨削時磨頭不用旋轉角度,砂輪與滾道面成線接觸,磨出的滾道面是45°圓錐面,符合工件各滾道面幾何尺寸及設計要求。
 
    3.5 砂輪的修整
    砂輪使用一段時間后,發生鈍化而失去切削能力和正確的幾何形狀,要進行修整,我們采用如圖12所示方法,將砂輪片1、2磨鈍的表面去除一層,使之露出新的刃口,并精確修整為45°。
 
 
    3.6 磨削加工
    采用圓周磨削方式,并加冷卻液,磨削時,砂輪和工件接觸面積小,發熱少,散熱快,排屑條件好。經檢測,滾道表面粗糙度達Ra0.8以上,各形位公差完全達到圖紙要求。
 

    4 總裝


    將132個滾柱1∶1交叉排列裝于滾道,調整軸承軸向間隙為0.35mm,軸承轉動靈活,無阻滯卡死現象。
 

    5 結語 


    生產實踐證明,上述內、外圈滾道面的磨削方法經濟、方便,效率又高,裝配后完全達到裝配精度和技術要求。
    大型薄壁交叉滾子軸承滾道面磨削加工的成功,為LYDZC以后生產同類產品打下了可靠的基礎.
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