硬車在某型滾針軸承內圈牙口加工中的應用

張艷麗，王萍，鄒燕珍，曲紅利，宋海濤

(1.洛陽LYC軸承集團有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 滾針軸承結構

常見的滿裝滾針軸承結構有2種：1)內圈或外圈帶雙擋邊的滿裝滾針軸承；2)內圈帶牙口、擋圈及緊固圈的滿裝滾針軸承。這2種結構的軸承在正常使用時，擋邊及擋圈均能起到對滾針進行軸向定位，防止滾針歪斜，從而保證滾針在正常軌道運轉的作用。第1種結構為可分離型，安裝及拆卸時容易造成散套，不利于主機安裝及拆卸；第2種結構在軸承裝配后，軸承不可分離，便于主機安裝及拆卸。因此，設計時多采用第2種結構的滿裝滾針軸承。

內圈帶牙口滾針軸承結構如圖1所示，其成品內圈結構如圖2所示。圖中，B1為成品軸承裝配高；D為成品內圈牙口直徑；H為成品內圈牙口寬度。

1—外圈；2—滾針；3—內圈；4—緊固圈；5—擋圈

圖2 成品內圈

2 裝配高尺寸要求

內圈帶牙口滿裝滾針軸承裝配過程中，除滿足徑向游隙外，還應控制裝配高B1。影響裝配高的因素有內圈滾道寬度E和內圈牙口寬度H，即

B1=2H+E。

(1)

牙口寬度直接影響成品軸承的裝配高。實際加工制造中，由于機床精度、加工方法、熱處理變形等因素的影響，內圈牙口寬度與理想值會存在一定的誤差，由于牙口尺寸公差的變化,在裝配擋圈和緊固圈時，常出現裝配高超差現象。裝配高高時，需要返修內圈兩牙口；裝配高低或無法返修時，只能報廢處理。

3 改進前內圈工藝設計

3.1 工藝過程

內圈加工工藝路線為： 牙口車加工→熱處理→初磨循環→附加回火→終磨循環。

3.2 內圈牙口工藝設計

內圈牙口車加工時，以端面和內徑面定位，如圖3所示，端面互為基準，掉頭車加工另一端面的牙口。由于裝配時裝配高由內圈滾道寬度和牙口寬度保證，因此內圈端面的尺寸散差應控制在0.03 mm以內。

圖3 內圈牙口工藝設計

內圈淬火前的牙口直徑、寬度分別為

D1=D+ΔB×tan 20°，

(2)

(3)

式中：D1為淬火前牙口直徑；ΔB為套圈端面留量；H1為淬火前牙口寬度。

原工藝設計中，牙口的形狀和尺寸精度在車加工中完成，磨加工工序不再加工,致使牙口的形狀和尺寸精度受到熱處理的影響后，直接影響成品軸承裝配高。

4 工藝改進

為消除內圈熱處理變形對軸承裝配高的影響，對內圈工藝過程中附加回火后增加牙口硬車工序[1-2],以保證裝配高達到要求。

4.1 改進后工藝設計

改進后內圈牙口工藝設計如圖4所示。淬火前牙口直徑和寬度分別為

D1=D+ΔB×tan 20° ，

(4)

(5)

式中：Δh為牙口硬車加工車削量。

圖4 內圈牙口新工藝設計

工藝改進后對內圈牙口進行2次車加工，并增加了牙口加工面平行差和內外差的控制，使牙口形狀和尺寸精度更容易保證，避免了熱處理變形對牙口精度的影響，有利于保證成品軸承裝配高。

4.2 實例及分析

表1 改進前、后牙口各項精度指標對比

由表可知，通過對內圈牙口增加硬車加工工序，并對牙口平行差和內外差進行有效控制，使牙口寬度尺寸精度提高。實際裝配高度合格率能夠達到90%以上，降低了廢品率。

5 結束語

對影響軸承裝配高的內圈帶牙口滿裝滾針軸承采取增加硬車加工內圈牙口工序，已成功應用于10余個型號,有效減少了熱處理變形對牙口尺寸精度的影響，使牙口的尺寸精度和形狀滿足要求，保證了產品的裝配高,有效提高了該類軸承的裝配合格率。