薄壁軸承的加工難點和解決措施
薄壁軸承的加工難點和解決措施
- 2024/4/20 9:01:15
薄壁軸承顧名思義壁厚較小,工程實踐中,將零件的直徑與壁厚之比大于15的零件,稱為薄壁零件。軸承行業(yè)通常用內(nèi)、外套圈壁厚系數(shù)K(外圈外徑尺寸與外溝徑尺寸之比 D/De、內(nèi)圈內(nèi)溝徑尺寸與內(nèi)徑尺寸之比 di /d)來量化,當(dāng)1.04<K≦1.14時, 稱為薄壁軸承。
薄壁軸承具有質(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,慣性矩小等優(yōu)點,廣泛用于工業(yè)機器人、航空飛行器、航天衛(wèi)星、醫(yī)療等高端產(chǎn)品領(lǐng)域,且市場規(guī)模逐漸增大。但薄壁軸承的截面積較小,使其徑向壁厚很小,剛性差,極易產(chǎn)生較大的徑向變形,因此,套圈在車削加工、熱處理、磨削加工等諸多工序中,為了防止套圈圓度、平面度超差,出現(xiàn)橢圓、棱圓以及端面翹曲變形等缺陷,需要采用特殊的手段對軸承套圈進行保護性加工。
1) 在鍛造工序,對于大尺寸和長徑比小的薄壁軸承套圈,采用兩件或兩件以上合鍛的方法生產(chǎn),粗磨工序后再采用線切割的方法將套圈分離,以降低鍛造工序的加工難度,減小套圈變形和端面加工余量,節(jié)省原材料,提高生產(chǎn)效率。
2) 車加工工序中,主要是夾緊定位、切削力過大、夾具設(shè)計不合理、切削熱變形和切削過程中的振動影響加工精度。為減小由于車加工應(yīng)力過大而產(chǎn)生變形,采用較大包絡(luò)圓接觸面積且未經(jīng)淬火的鋼制軟爪夾持套圈進行粗車,如采用多點夾緊卡盤(十二點夾或者二十四點夾);改變定位夾緊方案(改徑向夾緊為端面定位壓緊方式);調(diào)整工藝參數(shù)(高速切削、小背吃刀量、刀具較大的主偏角、較小的刀尖圓弧半徑、合理選擇切削液等)。粗車后增加一次附加回火,以消除應(yīng)力。之后軟磨端面,再對套圈進行精車。
3) 熱處理過程中,套圈內(nèi)部組織產(chǎn)生相變,主要由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體, 密度變小, 體積膨脹,產(chǎn)生組織應(yīng)力;另外,套圈從高溫( 薄壁產(chǎn)品一般為 830~845 ℃ ) 的膨脹狀態(tài)迅速淬火冷卻,產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)這2 種內(nèi)應(yīng)力超過材料屈服極限時,材料將發(fā)生永久性的塑性變形。通常采用壓模淬火控制變形,對沒有條件壓模淬火時,且淬火后對外徑變形過大超過工藝要求的套圈,采用全面整形后再進行回火的方法加以校正,使其控制在工藝要求范圍內(nèi)。
4) 磨削中主要是:選擇合適的磨削設(shè)備、加工方法和磨削工藝參數(shù)。如采用帶加強圈的方法,“一拖二”的結(jié)構(gòu)進行加工;磨削外徑面采用多次精細(xì)調(diào)整機床的方法;工序過程中增加回火穩(wěn)定處理等,保證套圈的磨削質(zhì)量滿足工藝要求。