硬車削進給量對加工表面應力的影響

謝華永，盧振偉，張玉玲

(洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039)

軸承零件工作表面終加工后的應力狀態直接影響其使用壽命，表面殘余壓應力有利于延長使用壽命，而殘余拉應力則會縮短使用壽命。隨著硬車削工藝方法在軸承加工中應用的增多[1-2]，了解硬車削加工后零件表面的應力狀態，分析其是否與磨削加工后的零件表面產生殘余壓應力相近，需要進行相應的工藝試驗。因此，下文通過硬車削工藝試驗，分析進給量變化對被加工表面殘余應力的影響。

1 試驗產品及條件

1.1 試驗產品

選擇32216/02和NJ3226X1/04為試驗對象，材料均為GGr15鋼，加工表面分別為內滾道和滾子倒角，產品外形尺寸(車工件)如下：

32216/02，φ107.5 mm×33.2 mm×φ79.65 mm；

NJ3226X1/04，φ32.3 mm×52.3 mm。

1.2 試驗條件

由于工藝試驗僅探索進給量的變化對被加工表面殘余應力的影響，為避免不同工件轉速和切削深度(背吃刀量)對試驗結果的影響，采用固定工件轉速和背吃刀量的方法。試驗所用機床為數控車床，無冷卻液車削。

內滾道加工選用CJK7620機床，采用彈簧夾頭；選用刀具型號為DNGA110408S01030A CB7025，具有負前角、后角為0°，刀尖半徑為0.8 mm的 55°菱形可轉位CBN機夾刀片。滾子加工選用FST-007機床，采用彈簧夾頭；選用刀具型號為CNGA120408T, 具有負前角、后角為0°，刀尖半徑為0.8 mm的 80°菱形可轉位金屬陶瓷機夾刀片。

由經驗可知，進給量直接影響被加工面表面粗糙度，當進給量大于0.2 mm/r時，產品的表面粗糙度可能達不到工藝要求，而且影響刀具的使用壽命，若進給量設置太小則會影響加工效率。因此，工藝試驗選擇進給量為0.08 mm/r≤f﹤0.2 mm/r。

具體試驗參數為：硬車內滾道24件，在3種不同的進給量(0.10,0.15和0.18 mm/r)下各加工8件，背吃刀量為0.1 mm，工件轉速為450 r/min；硬車滾子倒角18件， 0.08 mm/r進給量下加工13件，0.15 mm/r進給量下加工5件，背吃刀量為0.3 mm，工件轉速為1 000 r/min。

2 試驗結果

表面應力的測量使用XSTRESS3000型X射線應力儀，該應力儀由2個對稱的探測器從相反的方向記錄衍射信號，每個探測器都獨立使用互相關法定峰，提高了測量的準確性和重復性，應力測量重復誤差小于5%。

內滾道和滾子倒角硬車削后表面應力的測試結果分別見表1和表2。

表1 不同進給量下內滾道硬車削后的表面應力 MPa

表2 不同進給量下滾子倒角硬車削后的表面應力 MPa

3 結論

通過工藝試驗可以初步得出以下結論：

(1)硬車削加工時，進給量大小對零件表面應力有較明顯的影響；

(2)當進給量f≤0.1 mm/r時，被加工面的殘余應力為壓應力；

(3)當進給量f≥0.15 mm/r時，殘余應力由壓應力變為拉應力，且隨著進給量的增大而增大。

因此，生產中如果零件的工作面終加工采用硬車削的工藝方法，一定要選擇合適的切削進給量，以免被加工面產生殘余拉應力而影響產品的使用性能。