论文部分内容阅读
[摘 要]特大型薄壁轴承最大的特征就是直径大，而且圈套壁的厚度相对较薄，所以在加工的过程中难度也相对较大，所以，有关人员也加强了对该设备的加强和改进，以达到提高机械性能的目的。本文主要分析了特大型薄壁轴承套圈加工中的问题与改进，以供参考和借鉴。
[关键词]薄壁轴承；圈套；车加工；磨加工；热处理
中图分类号：TG162.71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0037-01
轴承加工是一个机械加工行业十分重要的一个环节，其加工质量也直接影响到了轴承的功能，但是在特大型薄壁轴承套圈加工中还存在着一定的问题，为了能够更好的保证其性能，一定要采取相应的措施对其进行有效的解决。
1、车加工后单一径向平面内/外径变动量超差
车加工后单一径向平面内/外径变动量超差的主要原因一般是卡爪夹持套圈过紧，使套圈变形。车加工常用的是四爪单动卡盘。卡爪用碳素工具钢制成，与套圈接触面积小，夹紧力不易调整，对于特大型薄壁轴承套圈不太实用，易引起夹紧变形。为了解决该问题，采用了软爪夹具。软爪与套圈的接触必须良好，否则仍会出现单一径向平面内/外径变动量超差较严重的现象。因此，务必要将软爪与套圈的接触面车制精确，保证软爪与套圈均匀接触。扇形软爪使套圈受力面积增大，夹持力均匀，极大地减小了夹紧变形，可达到加工要求
2、热处理变形
对于特大型薄壁轴承套圈来说，在对其进行热处理之后很容易出现形状公差偏大现象，产生这种现象的主要原因有两个方面，一个是套圈的内部出现了一些结构上的变化，另外一个就是内应力和外加工应力，所以在进行加工的过程中一定要对加工应力退火程序进行有效的控制，这样就能防止淬火变形现象的加剧，退火的温度也要在合理的范围内，通常都要将其控制在600到670摄氏度同时淬火的时间要保持在4到8个小时，根据相关部门的统计，采取相应的措施可以减少变形，甚至可以减少总变形量的三分之一，在进行消除退火的过程中可以在粗车以后和精车以后都进行一次，如果只在整个过程中进行一次淬火操作，就一定要在粗车完成以后，这样能够有效的控制淬火操作中的变形现象。
3、磨加工中出现的问题
3.1 薄壁轴承套圈磨加工精度超差
现以某特大型薄壁轴承外圈为例，其外径尺寸为<560mm，宽度40mm，有效壁厚12mm。该轴承磨加工外圈滚道时存在单一径向平面内外圈滚道的直径变动量超差、外圈滚道对外表面的厚度变动量超差等问题。下面对其原因进行分析，并提出解决方法。
经过相关人员对该批轴承套圈进行检测和分析，如果套圈表面的质量相对较差，其外圈滚道对外表面厚度的变动量要比表面质量好的设备差很多，经过相关人员的仔细研究发现，轴承套圈质量较差的原因主要是在对套圈进行消磨的过程中，使用的设备性能不是很好，同时砂轮磨粒的效果也不是很强，使用中还存在着较多的钝化磨粒，正是这一原因导致了削磨的质量无法得到充分的保证，外圈滚道在运行的过程中还要承受强烈的摩擦力，这样就使得套圈非常容易出现变形的状况，套圈的性能也就受到了十分严重的影响，砂轮存在较多的钝化颗粒也是有一定原因的，其主要体现在砂轮的硬度比标准要求的硬度要高，所以磨粒在运转的过程中比较容易粘在套圈上，还有一个非常重要的原因就是正砂轮使用的金刚笔笔尖比较容工艺出现磨损的现象，所以运转一段时间之后，其锋利程度就会受到非常大的影响，针对这样的情况，我们可以选择在优化的过程中将所有的砂轮硬度都降低一个等级，同时还要在使用的过程中及时观察金钢笔尖实际的变化情况，如果笔尖有变粗的现象就要对其进行及时的更换，采用这种方式对砂轮优化之后，套圈的质量有了十分明显的提高，但是这种方法只是起到缓解的作用，并没有从根源上得到解决。
在工作人员对这种现象进行进一步的研究之后发现，在对该轴承套圈内径加工的过程中采用的是压板式装夹法，这种方法在找正的过程中主要是依靠人工的方式，所以找正当中也会产生十分明显的偏差，同时其径向套圈的支撑力也相对较小，所以在应力的影响下，套圈产生的形变也会非常的明显，在加工环节全部完成之后，弹性形变会恢复成原来的状态，但是塑性形变却成为了无法恢复的一个因素，所以在这样的情况下就非常容易产生超差现象，为了改变这一现象可以转变装夹的方式，采用电磁式无心夹具对变形进行有效的控制。
3.2 套圈磨加工表面留有黑皮
（1）选择合理的磨削余量。仍以前文所述薄壁套圈为例加以说明。一般情况下该尺寸段套圈外径磨加工余量为1.4～1.7mm，实践证明此范围的余量将导致废品率高达40%。将磨加工余量增大到2.0mm，废品率下降为20%，磨加工余量继续增大到2.5～2.8mm，废品率又升高为26%。因此特大型薄壁轴承套圈应该比与其尺寸相当的普通轴承套圈磨削余量大20%～30%，但磨削余量不适于过大。
（2）增加精整加工工序。此工序可有效解决
位置精度不好造成的套圈磨加工表面留有黑皮问题。以特大型深沟球轴承外圈为例，一般车加工工艺过程为：粗车→端面、粗车外径、粗车半截内径、倒角→粗车另一端面、粗车内径、倒角→精车→端面、精车外径、车外沟道、倒角。对于特大型深沟球薄壁轴承外圈，可再增加精整工序，粗车→端面、粗车外径、粗车半截内径、倒角→粗车另一端面、粗车内径、倒角→精车端面、半精车外径、车外沟道、倒角→软磨端面→精车外径、精车内径→软磨沟道。经过精整加工过的套圈其几何精度，位置精度均得到提高，可减少误差复映，保证下工序的加工精度，减少废品率。
（3）严格控制车加工几何形状误差。有时套圈车加工的几何形状误差即使控制在合格范围内，磨加工后其表面仍会留有黑皮。这是因为磨加工工艺不同，几何形状误差复映到磨加工工序的量就不同。例如对于单一径向平面内径变动量来说，假设车削加工时其数值为0.4mm，当采用电磁无心夹具时，以支外圆磨内圆时，其内圆的最小余量为0.8mm；当采用压板式夹具时，余量只需0.4～0.6mm。因此若采用电磁无心夹具磨削，套圈车加工时的单一径向平面内/外径变动量需严格控制。同理，套圈车加工的圆度误差、厚度变动量等几何形状误差的大小均需根据具体情况具体分析来确定。
3.3 磨削变形及尺寸不稳定
对于一些精度要求较高的特大型薄壁轴承套圈若尺寸不稳定则容易出现废品，为此，对其进行冷处理，以保证其组织和尺寸的相对稳定性。冷处理应在淬火冷至室温后立即进行，由于条件限制不能立即进行的，停留时间最好不超过30min。磨削应力极易使薄壁轴承套圈发生椭圆变形，为此在薄壁轴承磨加工过程中安排1～2次附加回火。粗磨时磨削量较大，产生的磨削应力很大，因此粗磨后必须安排一次附加回火，另一次附加回火可视情况安排在细磨后或抛光前进行。附加回火温度要低于回火温度15～20℃，时间6～10h。
4、结语
本文主要分析了特大型薄壁轴承加工过程中容易出现的问题，并通过对问题原因的详细了解，有针对性的采取了一些解决措施，这样就使得加工和生产中，成品的合格率得到了十分明显的提升，同时也促进了相关产业的发展需要，但是，这一问题依然是当前我们所面对的一个重要问题，一定要在实践中不断对其加以研究。
参考文献
[1] 英恒义，温风民.车削大型薄壁缸体防变形工艺[J].机械工艺师.1997（12）.
[2] 张绍兴.大型薄壁镁铸件的疏松问题[J].兵器材料科学与工程.1986（10）.
[关键词]薄壁轴承；圈套；车加工；磨加工；热处理
中图分类号：TG162.71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0037-01
轴承加工是一个机械加工行业十分重要的一个环节，其加工质量也直接影响到了轴承的功能，但是在特大型薄壁轴承套圈加工中还存在着一定的问题，为了能够更好的保证其性能，一定要采取相应的措施对其进行有效的解决。
1、车加工后单一径向平面内/外径变动量超差
车加工后单一径向平面内/外径变动量超差的主要原因一般是卡爪夹持套圈过紧，使套圈变形。车加工常用的是四爪单动卡盘。卡爪用碳素工具钢制成，与套圈接触面积小，夹紧力不易调整，对于特大型薄壁轴承套圈不太实用，易引起夹紧变形。为了解决该问题，采用了软爪夹具。软爪与套圈的接触必须良好，否则仍会出现单一径向平面内/外径变动量超差较严重的现象。因此，务必要将软爪与套圈的接触面车制精确，保证软爪与套圈均匀接触。扇形软爪使套圈受力面积增大，夹持力均匀，极大地减小了夹紧变形，可达到加工要求
2、热处理变形
对于特大型薄壁轴承套圈来说，在对其进行热处理之后很容易出现形状公差偏大现象，产生这种现象的主要原因有两个方面，一个是套圈的内部出现了一些结构上的变化，另外一个就是内应力和外加工应力，所以在进行加工的过程中一定要对加工应力退火程序进行有效的控制，这样就能防止淬火变形现象的加剧，退火的温度也要在合理的范围内，通常都要将其控制在600到670摄氏度同时淬火的时间要保持在4到8个小时，根据相关部门的统计，采取相应的措施可以减少变形，甚至可以减少总变形量的三分之一，在进行消除退火的过程中可以在粗车以后和精车以后都进行一次，如果只在整个过程中进行一次淬火操作，就一定要在粗车完成以后，这样能够有效的控制淬火操作中的变形现象。
3、磨加工中出现的问题
3.1 薄壁轴承套圈磨加工精度超差
现以某特大型薄壁轴承外圈为例，其外径尺寸为<560mm，宽度40mm，有效壁厚12mm。该轴承磨加工外圈滚道时存在单一径向平面内外圈滚道的直径变动量超差、外圈滚道对外表面的厚度变动量超差等问题。下面对其原因进行分析，并提出解决方法。
经过相关人员对该批轴承套圈进行检测和分析，如果套圈表面的质量相对较差，其外圈滚道对外表面厚度的变动量要比表面质量好的设备差很多，经过相关人员的仔细研究发现，轴承套圈质量较差的原因主要是在对套圈进行消磨的过程中，使用的设备性能不是很好，同时砂轮磨粒的效果也不是很强，使用中还存在着较多的钝化磨粒，正是这一原因导致了削磨的质量无法得到充分的保证，外圈滚道在运行的过程中还要承受强烈的摩擦力，这样就使得套圈非常容易出现变形的状况，套圈的性能也就受到了十分严重的影响，砂轮存在较多的钝化颗粒也是有一定原因的，其主要体现在砂轮的硬度比标准要求的硬度要高，所以磨粒在运转的过程中比较容易粘在套圈上，还有一个非常重要的原因就是正砂轮使用的金刚笔笔尖比较容工艺出现磨损的现象，所以运转一段时间之后，其锋利程度就会受到非常大的影响，针对这样的情况，我们可以选择在优化的过程中将所有的砂轮硬度都降低一个等级，同时还要在使用的过程中及时观察金钢笔尖实际的变化情况，如果笔尖有变粗的现象就要对其进行及时的更换，采用这种方式对砂轮优化之后，套圈的质量有了十分明显的提高，但是这种方法只是起到缓解的作用，并没有从根源上得到解决。
在工作人员对这种现象进行进一步的研究之后发现，在对该轴承套圈内径加工的过程中采用的是压板式装夹法，这种方法在找正的过程中主要是依靠人工的方式，所以找正当中也会产生十分明显的偏差，同时其径向套圈的支撑力也相对较小，所以在应力的影响下，套圈产生的形变也会非常的明显，在加工环节全部完成之后，弹性形变会恢复成原来的状态，但是塑性形变却成为了无法恢复的一个因素，所以在这样的情况下就非常容易产生超差现象，为了改变这一现象可以转变装夹的方式，采用电磁式无心夹具对变形进行有效的控制。
3.2 套圈磨加工表面留有黑皮
（1）选择合理的磨削余量。仍以前文所述薄壁套圈为例加以说明。一般情况下该尺寸段套圈外径磨加工余量为1.4～1.7mm，实践证明此范围的余量将导致废品率高达40%。将磨加工余量增大到2.0mm，废品率下降为20%，磨加工余量继续增大到2.5～2.8mm，废品率又升高为26%。因此特大型薄壁轴承套圈应该比与其尺寸相当的普通轴承套圈磨削余量大20%～30%，但磨削余量不适于过大。
（2）增加精整加工工序。此工序可有效解决
位置精度不好造成的套圈磨加工表面留有黑皮问题。以特大型深沟球轴承外圈为例，一般车加工工艺过程为：粗车→端面、粗车外径、粗车半截内径、倒角→粗车另一端面、粗车内径、倒角→精车→端面、精车外径、车外沟道、倒角。对于特大型深沟球薄壁轴承外圈，可再增加精整工序，粗车→端面、粗车外径、粗车半截内径、倒角→粗车另一端面、粗车内径、倒角→精车端面、半精车外径、车外沟道、倒角→软磨端面→精车外径、精车内径→软磨沟道。经过精整加工过的套圈其几何精度，位置精度均得到提高，可减少误差复映，保证下工序的加工精度，减少废品率。
（3）严格控制车加工几何形状误差。有时套圈车加工的几何形状误差即使控制在合格范围内，磨加工后其表面仍会留有黑皮。这是因为磨加工工艺不同，几何形状误差复映到磨加工工序的量就不同。例如对于单一径向平面内径变动量来说，假设车削加工时其数值为0.4mm，当采用电磁无心夹具时，以支外圆磨内圆时，其内圆的最小余量为0.8mm；当采用压板式夹具时，余量只需0.4～0.6mm。因此若采用电磁无心夹具磨削，套圈车加工时的单一径向平面内/外径变动量需严格控制。同理，套圈车加工的圆度误差、厚度变动量等几何形状误差的大小均需根据具体情况具体分析来确定。
3.3 磨削变形及尺寸不稳定
对于一些精度要求较高的特大型薄壁轴承套圈若尺寸不稳定则容易出现废品，为此，对其进行冷处理，以保证其组织和尺寸的相对稳定性。冷处理应在淬火冷至室温后立即进行，由于条件限制不能立即进行的，停留时间最好不超过30min。磨削应力极易使薄壁轴承套圈发生椭圆变形，为此在薄壁轴承磨加工过程中安排1～2次附加回火。粗磨时磨削量较大，产生的磨削应力很大，因此粗磨后必须安排一次附加回火，另一次附加回火可视情况安排在细磨后或抛光前进行。附加回火温度要低于回火温度15～20℃，时间6～10h。
4、结语
本文主要分析了特大型薄壁轴承加工过程中容易出现的问题，并通过对问题原因的详细了解，有针对性的采取了一些解决措施，这样就使得加工和生产中，成品的合格率得到了十分明显的提升，同时也促进了相关产业的发展需要，但是，这一问题依然是当前我们所面对的一个重要问题，一定要在实践中不断对其加以研究。
参考文献
[1] 英恒义，温风民.车削大型薄壁缸体防变形工艺[J].机械工艺师.1997（12）.
[2] 张绍兴.大型薄壁镁铸件的疏松问题[J].兵器材料科学与工程.1986（10）.