高精度特大型机床主轴轴承套圈车磨工艺控制方法

2011-04-01凌红庞电杰张彦合

轴承 2011年7期

凌红，庞电杰，张彦合

(洛阳LYC轴承有限公司 a.特大型厂；b.技术中心，河南洛阳 471039)

高精度特大型机床主轴轴承由于受空间尺寸和机床自重要求的限制，设计时一般选择薄壁轴承。由于轴承套圈壁厚较薄，加工和运输中尺寸极易变形，因此，需要对套圈热处理前、后的车削和磨削加工采用特殊的工艺控制方法，以保证其高精度的要求。

1 车削加工控制

套圈热处理前的车削加工是从毛坯转变为成品的基础工序，高精度特大型轴承车削加工分粗、精加工(采用数控立车加工)。在加工过程中不但要控制好尺寸精度，而且要控制好以下位置精度：(1)径向基准面(外圆面、内孔面)要与轴向基准面(基准端面)垂直(垂直度)；(2)滚道表面的回转轴线与径向基准面同轴(同轴度)；(3)两端面互相平行(平行度)。套圈热处理前一定要精车基准端面，宽度变动量应不超过其宽度尺寸公差的1/2。一次装卡加工出基准端面和径向基准面，以控制套圈留量，保证套圈的加工形状和位置精度。另外，主要表面粗糙度Ra应控制在5 μm以内，保证套圈的磨削加工定位及精度。

2 磨削加工控制

套圈热处理后的磨削工序为：粗磨→细磨→终磨，各表面交替加工，互为基准，多重循环。

粗磨工序要严格控制套圈的变形和磨削烧伤。引起套圈变形的原因很多，如热处理(淬火)后的套圈有内应力存在；粗磨时切去最外一层金属，引起内应力重新分布而发生变形；粗磨时磨削力和磨削温度高，工件可能发生弹性变形和热变形等。采用了硬车代替粗磨加工，通过数控硬车加工时大的切削深度和高的工件转速使车削产生的大部分热量都随切屑带走，避免磨削加工时表面烧伤和裂纹的产生。硬车加工时的金属切除率通常是磨削加工的3～4倍，而所消耗的能量却只有磨削的1/5，所以硬车加工比磨削加工产生的热量小，且效率高。另外，在套圈加工时应严格控制套圈的宽度变动量和厚度变动量等形位公差(下文均以内径400～600 mm套圈为例进行说明，其平行度应控制在0.05 mm以内，壁厚差应控制在0.05 mm以内)。

细磨时选用立式磨床进行加工，与卧式磨床相比，立式磨床使工件的装卸变得更安全、简易，节约时间，且不会由于工件的自重而出现变形，影响加工精度。套圈细磨加工要严格控制好套圈的宽度变动量和厚度变动量等形位公差(其中，平行度应控制在0.02 mm以内,壁厚差应控制在0.02 mm以内)以及磨削进给量；要保证冷却充分有效，避免套圈在加工过程中发热变形，为终磨加工打好基础。

终磨时也选用立式磨床，套圈端面进行精研加工，提高磨削过程中的定位精度。严格控制两端面的宽度变动量(平行度控制在0.005 mm以内)和弯曲度，并且在一次装夹的状态下完成套圈内、外径面的加工，保证套圈的厚度变动量(壁厚差控制在0.005 mm以内)。加工过程中宜采用较小进给量，提高工件转速，注意冷却，避免烧伤。加工完成后要在机床上等温后再进行测量，确保套圈的测量精度，从而控制好尺寸精度。

另外，在整个磨削工艺流程安排中，粗、细磨后应增加附加回火工序，以消除或减少磨削过程中产生的残余应力，进一步控制和稳定残余奥氏体，提高套圈精度的稳定性。特大型主轴轴承的材料一般选用GCr15SiMn，在粗、细磨加工后，可选用井式回火炉，用低于原回火温度20～30℃回火12 h左右。