硬質合金組合滾杠的研制和使用

2012-06-11 01:55:24姚淑敏

哈爾濱軸承 2012年3期

劉濤，姚淑敏

（1.哈爾濱軸承配件有限公司，黑龍江哈爾濱 150036；2. 哈爾濱軸承配件有限公司車工分廠，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

軸承套圈溝道的精研工藝是一種先進的表面光整方法，經過精研加工的軸承套圈，能降低溝道的波紋度、粗糙度并提高幾何精度，使組裝后的軸承成品的回轉精度有所提高，噪音得到降低，產品的壽命也得以增加，適應用戶對軸承質量要求的不斷提高。

2 支承滾杠的使用情況

用于球軸承溝道精研的精研機為六頭和四頭精研機兩種。工件的支承定位部分結構見圖1。

滾杠為支承和傳動元件。為保證工件在滾杠上面穩定旋轉，兩滾杠保持平行和水平安裝。工件與滾杠在夾角α=150°處接觸，送料裝置用于上下料和定位。工件靠油石R面軸向定位，這種支承和定位機構的優點是結構簡單、安裝調整和操作比較方便。其中滾杠的質量是影響工件精研狀態的重要部件。

根據支承滾杠的作用，它必須具備下述功能。

圖1 套圈內溝精研示意圖

（1）可靠傳遞動力，使滾杠勻速旋轉。

（2）保證工件有較高的定位精度。

（3）保證工件平穩旋轉。

上述要求，可以在設計與制造中得到保證，但是，使用中滾杠對套圈的定位表面影響比較大。滾杠的定位表面與工件表面相互摩擦容易磨損。

軸承套圈精研時滾杠的工作狀態如下。

（1）承受工件的壓力，其中油石對工件的壓力為5kg左右，還有工件的重量1kg左右。

滾杠受力情況見圖 2 所示。

工件與滾杠接觸部分的正壓力為：

F=P/2/sinβ°=3kg／0.2588=11.6 kg

圖2 滾杠受力情況圖 3 6201-2RS1尺寸簡圖

以6222-2RS1內套為例（見圖 3），工件與滾杠接觸部分的長度為L，L=4mm左右，則單位長度上的壓力為P'。

P'=F/L=11.6 kg ／4mm=2.9 kg／mm，

工件與滾杠是兩個圓柱面相切接觸，理想條件是線接觸，單位面積的壓力就比較大了。

（2）滾杠一方面要以2 000r／min驅動軸承套圈平穩高速旋轉，另一方面要求承受油石正壓力和高速回轉時的離心力合力的交變作用。

（3）精研過程脫落的油石微粒對滾杠表面的研磨作用。

工件與滾杠接觸面越小，單位面積壓力越大，滾杠表面磨損越快。對于帶密封的向心球軸承內套，其外徑不僅是帶有臺階，如圖 3 所示，使工件與滾杠接觸面減小，而且精研時因為軸向串動，有時形成刮研狀態，加速了滾杠表面的磨損，當滾杠定位表面出現表面缺陷后，定位表面徑向跳動量增大，工件不能在滾杠上平穩旋轉，從而使精研質量受到破壞，粗糙度和波紋度達不到工藝要求。

為了提高滾杠表面的耐磨性，采用表面鍍鉻的方法，在滾杠表面鍍0.1—0.15mm的鉻層。但是耐磨性仍然不能滿足使用要求。鍍鉻滾杠見圖 4 所示。滾杠鍍鉻后對六頭精研機統計情況如下：

（1）滾杠磨損相當快，用于精研內套的滾杠一般用30班次左右就需更換，如果精研帶密封的軸承內套，滾杠壽命最低時只用不到20班次。

（2）工件溝道精研質量不穩定，一次交檢合格率只有65%—70%，精研后溝道光潔度為Ra0.10—0.08μm。

（3）由于滾杠更換頻繁，生產效率也受到不良影響。

3 研制方案的提出和比較

從精研滾杠的功能、技術要求和使用情況的分析中，可以看出影響工件精研狀態和精研效率的主要因素是滾杠支承工件部分的表面磨損。為提高滾杠工作表面抗磨損能力，曾經做過如下改進。

（1）滾杠整體噴焊，取消鍍鉻層。采用氧乙炔噴焊新工藝，噴熔在工作表面上薄薄一層耐磨合金COF～TC，它的優點是：焊層類似鎢鈷合金，具有硬度高，抗壓強度高，抗腐蝕等性能；缺點是：這種細長結構的滾杠在高溫噴熔過程中變形量大，內應力大，噴焊技術要求高，質量不易控制，只要一個臺階噴焊質量不合格，就導致整根滾杠報廢。

（2）滾杠局部噴焊，即工作表面噴焊，稱為組合滾杠，主要為克服滾杠整體噴焊的缺點，但是焊層的質量不易控制。

（3）在滾杠工作表面加裝硬質合金套筒，形成硬質臺金組合滾杠，其優點是：（1）硬質合金的質量比較穩定，耐磨性高。（2）節省一道噴焊工序，加工比較容易；缺點：（1）硬質合金必須外購，單價比較高。（2）硬質合金經磨損后不能修復。

采用價值工程的功能評價方法，對上述3種改進方案及鍍鉻方案從壽命、工藝性、成本、材料用量、使用可靠性等方面給予定量的描述。