四點接觸球轉盤軸承外圈磨削工藝的分析

趙景周,郝亞碩,陳衛勛

(1.洛陽LYC軸承有限公司 大型軸承廠，河南 洛陽 471039；2.洛陽福格森機械裝備有限公司，河南 洛陽 471039)

1 產品特點分析

某型號四點接觸球轉盤軸承外形尺寸為：外徑420 mm，內徑240 mm，寬度60 mm。產品尺寸公差等級要求達到P5，旋轉精度要求高(外圈徑向跳動Kea為0.03 mm、內圈徑向跳動Kia為0.02 mm、外圈軸向跳動Sea為0.03 mm、內圈軸向跳動Sia為0.02 mm),成套質量約40 kg，使用于沖擊載荷大，旋轉精度高且要求噪聲小的關鍵部位。軸承外圈結構如圖1所示，外徑為圓柱輪齒(模數為2.5 mm)，內徑為300 mm，桃形溝道曲率半徑R=12.5 mm，偏心e=0.45 mm，兩端面有密封槽。整個外圈體積大、質量大(約30 kg)。

圖1 外圈結構示意圖

根據軸承使用的工況條件，軸承材料可選為耐沖擊載荷和抗疲勞強度的滲碳鋼20CrMoTi，但綜合考慮材料的工藝性能、價格和生產加工周期，最終選擇了價格低廉，工藝性能更好，使用性能能夠滿足產品需求的中碳鋼40Cr。

2 制訂工藝流程

根據軸承的外形尺寸、精度等級要求及材料的工藝性能，初步確定的外圈磨削工藝流程為：粗磨兩端面→粗磨外徑面→ 粗磨外溝道→附加回火→細磨端面→細磨外徑面→細磨外溝道→附加回火→精磨外徑面→精磨端面→滾齒→表面淬火(外徑輪齒、溝道)→附加回火→終磨端面→終磨外溝道(配游隙)→超精外溝道→清洗、退磁、防銹→磨齒。

磨削加工中，端面磨削設備采用MP7480，兩端面互為基準磨削加工；外徑面磨削設備采用3M2150，以外徑面和端面為基準磨削加工；溝道磨削設備采用M250，以外徑面和端面為基準磨削加工，只是在終磨外溝道面(配游隙)時，由于外徑是輪齒，采用大包角圓弧支撐，包角不低于6個輪齒。

上述外圈磨削工藝流程中，根據材料的熱物理性能，僅對軸承滾道和外齒輪的輪齒等關鍵部位進行了表面淬火(硬化)熱處理，沒有對作為磨削加工定位基準的端面采取表面淬火處理，致使基準面硬度低，耐磨性差。在磨削過程中，由于產品的質量大，旋轉啟動時，產品滯后于磁極旋轉，出現了端面拉傷。因此，采取了減少終磨外溝道(配游隙)磨削余量，以減少磨削時間；提高溝道表面磨削精度，減少溝道的超精拋光時間；增加端面修飾工序等措施。最終確定的磨削工藝流程為：粗磨兩端面→粗磨外徑面→ 粗磨外溝道→附加回火→細磨端面→細磨外徑面→細磨外溝道→附加回火→精磨外徑面→精磨端面→滾齒→表面淬火(外徑輪齒、溝道)→附加回火→終磨端面→終磨外溝道(配游隙)→超精外溝道→修飾端面→清洗、退磁、防銹→磨齒。

3 加工效果

根據確定的工藝流程，實際加工出的產品經現場檢測驗收，達到了設計精度目標。外圈徑向跳動Kea為0.025 mm、內圈徑向跳動Kia為0.018 mm、外圈軸向跳動Sea為0.03 mm、內圈軸向跳動Sia為0.018 mm，滿足了客戶的需求。