特超輕軸承牙口加工工藝優化設計

王 銳

（哈爾濱軸承集團有限公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

近年來越來越多特超輕系列軸承被應用于各個機械加工行業，但特超輕系列軸承的加工較常規軸承的加工難度有很大的增加。以 61900 系列與 61800 系列深溝球軸承為例，由于特超輕系列的軸承寬度與厚度均比常規軸承寬度與厚度要小很多，加工過程中軸承套圈隨著應力的釋放極易產生變形。套圈的變形可以通過后序工序加工而改善，但軸承密封用的牙口在車加工經熱處理完成后，一般不再加工，因此牙口在熱處理及后序加工過程中會隨著套圈發生的變形而變形，造成牙口尺寸散差大，橢圓不好，密封圈無法正常安裝，導致密封效果無法滿足成品的要求。為改善這一現狀，設計專用夾具及更改加工工藝流程來解決這個問題。

2 改進前套圈工藝流程

2.1 工藝流程

原材料→鍛造成型→退火→車內圓與一側平面及倒角→車外圓與另一側平面及倒角→車溝道→車牙口→熱處理→粗磨平面→粗磨外徑→粗磨外溝→穩定回火→精磨平面→精磨外徑→精磨外溝→精研外溝→修磨外徑。

2.2 改進前工藝的優點

（1）工序采用常規的鍛造、車加工、熱處理、磨加工、超精加工，工序排序較簡單。

（2）采用兩遍循環的磨加工工藝，中間有穩定回火工序，最大程度釋放加工應力，避免應力釋放產生套圈變形。

（3）牙口加工工藝為軟車加工成型，加工成本較低。

2.3 改進前工藝存在的問題

（1）牙口在車加工部分加工成型，后序熱處理及磨削加工過程中釋放應力，會導致牙口橢圓變形，無法滿足產品的要求。

（2）牙口變形會導致密封圈無法壓入，或者密封圈與套圈沒有鎖緊，受力后密封圈與軸承外圈有相對運動，密封圈無法滿足成品需求，只能通過重新定制密封圈尺寸，來滿足產品的要求，增加了生產成本與生產周期。

綜上所述，現有的工藝雖然被廣泛地應用于軸承加工行業中，但是最適合上述工藝的軸承類型應為普通輕系列軸承、常規軸承或不帶牙口的軸承。沒有牙口的軸承在抗壓力變形方面也要優于有牙口的軸承，而 6200、6300、6400 這幾種類型的軸承套圈寬度與厚度相對大一些，變形量要更小一些，牙口在車削加工后經熱處理與磨削釋放應力的作用下，變形量在可接受范圍內。

3 優化后的工藝與工裝

3.1 優化后的工藝流程

原材料→鍛造成型→退火→車內圓與一側平面及倒角→車外圓與另一側平面及倒角→車溝道→熱處理→粗磨平面→粗磨外徑→粗磨外溝→粗磨外內徑→硬車外內徑與牙口→細磨平面→細磨外徑→細磨外溝→穩定回火→精磨平面→精磨外徑→精磨外溝→精研外溝→修磨外徑。

3.2 優化后工藝的優點

（1）硬車牙口避免了套圈在熱處理及磨削加工中因釋放應力導致的牙口變形的問題的發生。且硬車后牙口精度為牙口硬車精度，不受熱處理及磨削加工影響，精度更高，能更好地滿足產品的需求。

（2）改進后工藝采用兩遍粗循環，第一遍粗磨平面、粗磨外徑、粗磨外溝、粗磨外內徑目的為統一尺寸，將各表面尺寸散差控制在 0.01mm內，形位公差也控制在 0.01mm 內，同時盡量為后工序多留加工余量，以防硬車裝夾與加工的應力過大導致套圈變形。同時外內徑統一尺寸與精度后，硬車加工中不會因圓度不好發生打刀的現象，減少了硬車刀的損耗。外內表面都磨削后可以將部分套圈殘留的應力進一步地釋放，可以避免硬車裝夾力與套圈內應力相互作用導致套圈變形增加。第二遍細磨平面、細磨外徑、細磨外溝的目的是釋放硬車加工的應力與裝夾應力，同時將因硬車裝夾破壞的精度進行改善，為后序加工做基礎。同時通過穩定回火將套圈內應力盡可能地釋放出來，以防止后序加工再產生較大的變形。

（3）牙口精度滿足了產品的要求，可以保證密封圈的正常使用，避免了因牙口不合格而重新訂制密封圈的成本的產生，同時提高了生產效率。

3.3 優化后工裝的優點

硬車所需的裝夾力遠超過正常磨加工的要求，而過大的裝夾力會使軸承內部應力發生改變，甚至直接產生變形，因此需要采用特殊工裝進行裝夾加工。

（1）硬車裝夾不使用傳統的三爪夾盤，避免了因夾盤夾緊力在三爪作用下的三個點應力過大，從而導致的套圈圓度變形。采用全部包裹裝夾的方式，將裝夾力分散到整個套圈上，受力均勻，使徑向分力互相抵消，最大程度上避免了三角圓度的產生。

（2）根據統一后的平面、外徑與外內徑的尺寸車好對應的胎具，用外徑胎具將套圈外徑進行裝夾，用外內徑胎具輔助支撐套圈一側的外內徑，同時在胎具表面增加平面夾緊裝置。這樣的胎具與套圈本身結合程度較高，同時利用平面裝夾分擔胎具裝夾力，將徑向裝夾力分擔到平面上，這樣的裝夾最大程度上減少徑向受力，減小了套圈圓度的變形，將整個變形量平均到圓周與平面的各個表面，雖然會導致平面的變形更加嚴重，但是產生的變形均在可加工的范圍內。

4 試驗驗證

通過加工軸承 61838-2RS1，采用硬車牙口的工藝，硬車后平面彎曲度增加 0.02mm，橢圓變形在 0.01mm 內，對之后的加工工序基本沒有影響，同時牙口散差控制在 0.07mm 以內，散差范圍只有常規加工工藝的 30%，保證了產品的合套率與密封性能。由此本次胎墊的改進已經成功。

5 結束語

優化后的工藝解決了牙口變形大的問題，同時利用夾具分擔應力，避免了裝夾應力大的問題，提高了產品的密封性能，滿足了產品的要求。