哈轴钢制轴承保持架拉削方式研究

2018-01-13马金龙于世明

中国科技博览 2018年2期

关键词：设计

马金龙　于世明

[摘要]本文以钢制轴承保持架为研究对象，分析哈轴现有拉刀拉削方式，指出其存在的技术瓶颈，提出了改进后的拉刀设计结构及技术要求。采用改进后设计结构的拉刀不仅保证了零件兜孔尺寸及粗糙度要求，还提高了加工效率，延长了拉刀使用寿命。

[关键词]轴承保持架拉刀设计结构改进

中图分类号：S415 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0254-01

引言

近年来，随着各个型号航空发动机新机的快速研制，轴的核心—轴承的国产化迫在眉睫，关键轴承的研制成功与否直接影响航空发动机新型号的研制进程。而轴承的关键部件—轴承保持架，一直是制约关键机种轴承的供应商—哈轴的关键技术瓶颈，如何采用全新的拉削设计理念是解决钢制轴承保持架加工瓶颈的关键。

一、某航空发动机轴承钢制保持架产品的特点

该轴承为圆柱滚子轴承，保持架采用40CrNiMoA耐热钢，调质处理（回火索式体），硬度在HRC33-37，具有质地轻、强度高、韧性及淬透性好等特点，但切削性能差，为典型的难加工材料。

此外，该类轴承保持架兜孔形状为长方形/正方形，其结构如图1所示。

二、哈轴加工保持架兜孔所遇到的问题

由于轴承保持架的结构特点和精度要求，对兜孔的尺寸、位置精度和兜孔的表面质量要求较严。哈轴采用单一拉削方式进行多次拉削，拉刀数量在4-6把，但始终无法解决保持架零件兜孔精度不高难题，具体存在的技术瓶颈为：“零件表面粗糙度不高”、“兜孔变形”、“掉角”、“撕裂”、“啃刀”、“鳞刺”、“无转接圆R”等缺陷，且刀具使用寿命低。

因此，从拉刀材料选择上，刀具热处理硬度上，拉削方式及拉削结构上进行了优化，有效解决了上述问题，满足了轴承保持架的设计要求。

三、改进轴承介绍

1.轴承保持架拉刀材料的选择

哈轴与选择的拉刀材料一致，均为高性能高速钢W2Mo9Cr4VCo8（M42），但在拉刀热处理上有差别，哈轴要求硬度HRC62-65，而我厂改进设计的拉刀硬度HRC65-67。

2.保持架拉刀的设计结构改进

哈轴采用单一的成型设计法设计。成型法是拉刀拉削方式常用的一种设计方法，该方法设计简单可靠，计算量相对较少，拉刀制造的工艺路线相对单一，对工人的操作水平要求不高。

而采用多种拉削方式进行轴承保持架拉刀设计，将拉刀的成型设计法、渐切法、累进法、轮切法等综合设计方法融会于轴承保持架拉刀的设计之中，具体为（图2所示）：

优点在于：

（1）第一把拉刀（粗拉刀）：采用渐切法、成型法设计，目的在去除零件多余量。拉刀制造较容易，需要保证拉刀的尺寸精度、对称度，直线公差在0.02mm。

（2）第二把拉刀（型面拉刀）：采用成型法、渐切法、轮切法、累进法设计。拉刀制造难度进一步加大，但可有效解决零件拉削过程的形变量，拉削过程平稳，切削形变小。加工后零件表面粗糙度经试验可达Ra0.4-1.0μm。

3.改进设计后的轴承保持架拉刀拉削加工零件的效果

（1）保持架兜孔满足哈轴轴承研究所设计要求，无形变，表面粗糙度经试验可达Ra0.4-1.0μm，并且零件表面细腻、平滑、平整无缺陷。