高精度特大型機(jī)床主軸軸承套圈車(chē)磨工藝控制方法

凌紅，龐電杰，張彥合

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 a.特大型廠；b.技術(shù)中心，河南 洛陽(yáng) 471039)

高精度特大型機(jī)床主軸軸承由于受空間尺寸和機(jī)床自重要求的限制，設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇薄壁軸承。由于軸承套圈壁厚較薄，加工和運(yùn)輸中尺寸極易變形，因此，需要對(duì)套圈熱處理前、后的車(chē)削和磨削加工采用特殊的工藝控制方法，以保證其高精度的要求。

1 車(chē)削加工控制

套圈熱處理前的車(chē)削加工是從毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返幕A(chǔ)工序，高精度特大型軸承車(chē)削加工分粗、精加工(采用數(shù)控立車(chē)加工)。在加工過(guò)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)徑向基準(zhǔn)面(外圓面、內(nèi)孔面)要與軸向基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)端面)垂直(垂直度)；(2)滾道表面的回轉(zhuǎn)軸線與徑向基準(zhǔn)面同軸(同軸度)；(3)兩端面互相平行(平行度)。套圈熱處理前一定要精車(chē)基準(zhǔn)端面，寬度變動(dòng)量應(yīng)不超過(guò)其寬度尺寸公差的1/2。一次裝卡加工出基準(zhǔn)端面和徑向基準(zhǔn)面，以控制套圈留量，保證套圈的加工形狀和位置精度。另外，主要表面粗糙度Ra應(yīng)控制在5 μm以內(nèi)，保證套圈的磨削加工定位及精度。

2 磨削加工控制

套圈熱處理后的磨削工序?yàn)椋捍帜ァ?xì)磨→終磨，各表面交替加工，互為基準(zhǔn)，多重循環(huán)。

粗磨工序要嚴(yán)格控制套圈的變形和磨削燒傷。引起套圈變形的原因很多，如熱處理(淬火)后的套圈有內(nèi)應(yīng)力存在；粗磨時(shí)切去最外一層金屬，引起內(nèi)應(yīng)力重新分布而發(fā)生變形；粗磨時(shí)磨削力和磨削溫度高，工件可能發(fā)生彈性變形和熱變形等。采用了硬車(chē)代替粗磨加工，通過(guò)數(shù)控硬車(chē)加工時(shí)大的切削深度和高的工件轉(zhuǎn)速使車(chē)削產(chǎn)生的大部分熱量都隨切屑帶走，避免磨削加工時(shí)表面燒傷和裂紋的產(chǎn)生。硬車(chē)加工時(shí)的金屬切除率通常是磨削加工的3～4倍，而所消耗的能量卻只有磨削的1/5，所以硬車(chē)加工比磨削加工產(chǎn)生的熱量小，且效率高。另外，在套圈加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制套圈的寬度變動(dòng)量和厚度變動(dòng)量等形位公差(下文均以內(nèi)徑400～600 mm套圈為例進(jìn)行說(shuō)明，其平行度應(yīng)控制在0.05 mm以內(nèi)，壁厚差應(yīng)控制在0.05 mm以內(nèi))。

細(xì)磨時(shí)選用立式磨床進(jìn)行加工，與臥式磨床相比，立式磨床使工件的裝卸變得更安全、簡(jiǎn)易，節(jié)約時(shí)間，且不會(huì)由于工件的自重而出現(xiàn)變形，影響加工精度。套圈細(xì)磨加工要嚴(yán)格控制好套圈的寬度變動(dòng)量和厚度變動(dòng)量等形位公差(其中，平行度應(yīng)控制在0.02 mm以內(nèi),壁厚差應(yīng)控制在0.02 mm以內(nèi))以及磨削進(jìn)給量；要保證冷卻充分有效，避免套圈在加工過(guò)程中發(fā)熱變形，為終磨加工打好基礎(chǔ)。

終磨時(shí)也選用立式磨床，套圈端面進(jìn)行精研加工，提高磨削過(guò)程中的定位精度。嚴(yán)格控制兩端面的寬度變動(dòng)量(平行度控制在0.005 mm以內(nèi))和彎曲度，并且在一次裝夾的狀態(tài)下完成套圈內(nèi)、外徑面的加工，保證套圈的厚度變動(dòng)量(壁厚差控制在0.005 mm以內(nèi))。加工過(guò)程中宜采用較小進(jìn)給量，提高工件轉(zhuǎn)速，注意冷卻，避免燒傷。加工完成后要在機(jī)床上等溫后再進(jìn)行測(cè)量，確保套圈的測(cè)量精度，從而控制好尺寸精度。

另外，在整個(gè)磨削工藝流程安排中，粗、細(xì)磨后應(yīng)增加附加回火工序，以消除或減少磨削過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，進(jìn)一步控制和穩(wěn)定殘余奧氏體，提高套圈精度的穩(wěn)定性。特大型主軸軸承的材料一般選用GCr15SiMn，在粗、細(xì)磨加工后，可選用井式回火爐，用低于原回火溫度20～30℃回火12 h左右。

3 結(jié)束語(yǔ)

依上述方法對(duì)套圈的車(chē)削和磨削加工進(jìn)行工藝控制后，可以有效地避免薄壁軸承套圈在加工過(guò)程中產(chǎn)生變形、燒傷以及裂紋等問(wèn)題，滿足了特大型機(jī)床對(duì)薄壁主軸軸承高精度的要求。