軸承外圈硬車變形問題的解決

摘 要：在國內外軸承行業，軸承外圈一般為薄壁零件，材料為軸承鋼Gcr15SiMn，淬火后硬度為HRC60-65，硬車時因為裝夾不當易產生變形影響磨削精度，通過改進數控車床液壓卡盤卡爪的結構來裝夾工件，明顯地減少硬車變形，提高生產效益。

關鍵詞：軸承行業；薄壁零件；解決硬車變形；提高效益

引言

在國內外軸承行業，軸承外圈一般為薄壁零件，材料為Gcr15SiMn，淬火后硬度為HRC60-65，硬車時因為裝夾不當產生變形影響磨削精度，通過在我公司的全功能數控車床上改進液壓卡盤卡爪的結構來裝夾工件，明顯減少硬車變形，提高生產效益。因國內機床和軸承生產廠商很多，文章僅對我公司給國內某軸承廠家供貨用于軸承硬車的全功能數控車床夾具裝夾方法及工藝進行分析。

1 改進前軸承外圈硬車工藝，裝夾方式及車削變形的分析

1.1 改進前軸承外圈硬車分兩個工序車削，第一道工序采用浮動卡爪夾持薄端外圓，精車厚端端面及外徑；第二道工序采用浮動卡爪夾持厚端已車外圓及端面，接著精車薄端外徑及端面、精車內錐孔（即軸承滾子外滾道）。

1.2 改進前的受力情況及變形情況分析。因改進前車一序與車二序均夾持外圓，一是外圓兩次的裝夾基準不一致，車后外圓易產生錯節現象，從而導致精磨時外圓磨不起產生報廢；另外，雖采用浮動卡爪裝夾，但仍為三點夾持，因軸承外圈為薄壁零件（厚端壁厚22mm，薄端壁厚8.5mm），車后產生三角形彈性變形，在三坐標測量機測量橢圓度為0.10-0.16mm，超過用戶要求的橢圓度0.06mm之內，導致軸承外圈和內錐孔（即軸承滾子外滾道）不能磨起或橢圓度映射而精度達不到要求而報廢。

1.3 針對以上硬車產生變形的問題，在數控車床的夾具和工藝上進行改進和調整，達到了很好的效果，硬車加工相同軸承外圈在三坐標測量機測量橢圓度為0.03-0.06mm，與軸承廠家通用的“三角”測量法結果十分接近。

2 改進夾具、裝夾方式，調整工藝后硬車軸承外圈，變形明顯減小

2.1 先是對工藝進行調整，增加平磨工序，以薄端端面為基準互相平磨兩端面見光，然后在第一臺數控車床上用浮動卡爪靠平厚端端面，夾持外徑，用CBN刀具精車內錐孔（即軸承滾子外滾道），最后在第二臺數控車床上設計專用的六點式短圓錐卡爪撐持已車內錐孔（即軸承滾子外滾道），用CBN刀具精車軸承外徑。

2.2 經過以上的工序調整后和夾具改進后變形明顯減小，分析工藝改進的依據和設計夾具原理如下：

2.2.1 增加平磨工序是軸承廠家一般在硬車前的必要工序，給硬車工序提供更好的定位基準。

2.2.2 車一序用定位塊靠平厚端端面，三爪浮動卡爪（六段圓弧面）夾持厚端外圓，CBN刀具精車內錐孔（即軸承滾子外滾道），優點為基準統一，變形量小，內錐面可以有很好的橢圓度。

2.2.3 車二序用專用卡爪（如圖3）撐持內錐面，卡爪需自車，六段圓弧面撐持內錐面，短圓錐的長度以數控車床油缸行程計算后確定（本例為15mm），優點為卡爪定位短圓錐面兩兩對稱（如圖2），夾緊力相互平衡，最大限度地減小變形，同時將液壓卡盤的夾緊力調節適當（本例為0.4-0.6Mpa），用CBN刀具精車軸承外徑，因為是一次車削不存在接刀痕跡，在三坐標測量機測量橢圓度為0.03-0.05mm，達到軸承廠家用“三角”測量法測量的結果0.06mm以內。

4 結束語

通過研究改進工藝和夾具設計，明顯地減小了變形量，徹底解決了軸承外圈硬車變形大的問題，用戶訂購我公司的數臺全功能數控車床全部達到驗收條件，通過舉一反三把同樣的原理應運到其它型號軸承外圈的硬車工藝上，用戶現場我公司生產的數控車床已經全部調試合格正常生產，為軸承廠商創造了可觀的經濟效益。

作者簡介：任敏杰（1986，11-），陜西省寶雞市人，助理工程師。

屈九緒（1969，6-），陜西省風翔縣人，工程師。