特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子硬車削工藝

張玉玲,秦昆陽,張?zhí)炝?/p>

(1.洛陽LYC軸承有限公司，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. 河南省高端軸承產(chǎn)業(yè)研究院，河南 洛陽 471039；4. 河南省軸承技術(shù)創(chuàng)新中心，河南 洛陽 471039)

特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子可以使接觸應(yīng)力分布均勻，有效解決邊緣應(yīng)力集中問題[1-2]，應(yīng)用越來越廣泛。目前,特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子多采用磨床將砂輪修整成幾段圓弧來進行擬合加工，加工效率低[3]。隨機械制造業(yè)的快速發(fā)展，高性能、高精度數(shù)控機床和高硬度刀具也取得了巨大進步。硬車削工藝在鑄鐵、齒輪等工件加工中已廣泛應(yīng)用,軸承套圈以車代磨、車磨復(fù)合工藝已日趨成熟，取得了良好的應(yīng)用效果[4-5]。與磨削相比，硬車削具有良好的加工柔性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。為提高特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子的加工效率， 現(xiàn)探討特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子硬車削工藝的可行性。

1 磨削工藝

特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子原磨削工藝流程為：粗磨滾動面→終磨基準(zhǔn)面→終磨非基面→修整倒角→細磨滾動面及修形面→終磨滾動面及修形面→超精滾動面及修形面。滾動面采用端面和外徑面定位,滾子只做旋轉(zhuǎn),將砂輪修整成凹形(根據(jù)產(chǎn)品精度要求選用3段、5段圓弧進行修整)進行切入式磨削[6]。

缺點：1)工序復(fù)雜，加工周期長；2)易產(chǎn)生磨削燒傷；3)細磨、終磨滾動面和修形面時，需頻繁修整砂輪以保證產(chǎn)品技術(shù)要求。

2 硬車削工藝

以某特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子為例,如圖1所示,滾子直徑Dw為90 mm，滾子長度為103.5 mm，素線中間圓弧半徑R為714.5 mm，兩端為對數(shù)修形設(shè)計。滾子素線方程為

圖1 某特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子結(jié)構(gòu)示意圖

(1)

為提高對數(shù)曲線滾子修形段的擬合度，硬車削加工數(shù)控編程將對數(shù)曲線分段取點，理論上取點越多，輪廓擬合度越高，經(jīng)試驗對數(shù)曲線修形段間隔1 mm取點最佳，根據(jù)滾子素線方程計算各點坐標(biāo)，相鄰點采用圓弧插補，形成連續(xù)的加工輪廓。硬車削工藝流程為：粗車端面和滾動面→精車端面和滾動面→終車端面和滾動面。

硬車削加工設(shè)備采用美國哈挺公司ELITE 51 ULTRAⅡ臥式高精度數(shù)控機床，機床主軸跳動為1 μm，最大加工直徑為284 mm，最大加工長度為456 mm。滾子一端為穴，采用三爪軟爪夾持，另一端為頂尖孔，采用頂尖定位，一次裝夾加工成形以保證滾子精度。刀具選用55°的菱形CBN刀片，粗車、精車工序刀片刀尖圓弧半徑為0.8 mm，終車工序刀片刀尖圓弧半徑為0.4 mm。硬車削工藝試驗加工參數(shù)見表1。

表1 硬車削工藝試驗加工參數(shù)

隨機選取磨削和硬車削加工的滾子各5粒，測量其表面粗糙度Ra值及輪廓度，結(jié)果見表2,滾子的圓度、波紋度分別如圖2、圖3所示。

表2 磨削和硬車削滾子的表面粗糙度Ra值及輪廓度

(a)硬車削滾子

(a)硬車削滾子

由表2可知：硬車削滾子各項技術(shù)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，滾子表面粗糙度Ra值優(yōu)于磨削滾子，其余各項技術(shù)指標(biāo)與磨削滾子相當(dāng)，加工效率明顯提高。由圖2和圖3可知,硬車削滾子的圓度和波紋度均優(yōu)于磨削滾子。

3 結(jié)束語

以某特大型對數(shù)曲線調(diào)心滾子為研究對象，進行了硬車削工藝試驗，硬車削滾子滿足技術(shù)要求，表面粗糙度、圓度和波紋度均優(yōu)于磨削滾子，且加工效率明顯提高。