薄壁交叉滾子軸承內外圈45°滾道面的磨削加工圖解

    我廠為某特殊鋼廠加工的大型薄壁交叉滾子軸承是工業(yè)煉鋼爐下面的旋轉軸承,其結構見圖1旋轉軸承的裝配技術要求為:

    (1)132個滾柱1∶1交叉排列;

    (2)軸向間隙為0.3mm～0.5mm;

    (3)裝配后轉動靈活,不得有阻滯卡死現(xiàn)象.這樣大型薄壁交叉滾子軸承的加工在我廠還是遇到。根據(jù)圖紙要求及使用特點,此軸承的加工關鍵在于內、外圈的合理加工。按技術條件,工序安排為:

    鍛造→粗加工→調質→半精加工→時效→精車→熱處理→磨削加工→裝配。

    以上各工序的加工難點就是磨削加工,磨削加工是整個機械加工過程的末尾工序,要磨去各滾道表面的多余金屬,達到一定的粗糙度,完成形位公差的技術要求。因此選擇合理的磨削方法是保證滾道各項精度與表面質量的關鍵。為此我們先后進行了下述三種方案比較:

    方案一:見圖2所示。即將工件外圈裝夾在1532立車的回轉工作臺上,碗形砂輪磨頭裝夾在特制的45°底板上,并固定在1532立車右刀架上。讓磨頭作徑向進給,工件隨工作臺作回轉運動以達到對45°滾道面的磨削。結果磨出的滾道面是凹弧面,不是圓錐面,故該方案不予采納。

    方案二:見圖3所示,采用265B鏜床后立柱作垂直支承,并特制一個能旋轉360°角帶小托板刀架的磨頭裝置,裝夾在外伸臂上。工件考慮用直徑為1.5m淬火回轉臺裝夾,因直徑太小,只好借助胎具1將工件如圖3所示裝夾。工件隨工作臺作回轉運動,磨頭一邊作徑向進給,一邊手動小托板作平行45°滾道面的直線運動,來實現(xiàn)內、外圈滾道面的磨削加工。由于該方案需要制作的輔具太多,僅輔具費用就約5.5萬元,而且延長了加工時間,使產品的制造成本過高,由此本方案也沒有采納。

圖3 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案二

    方案三:見圖4 圖5所示。即將鏜床回轉工作臺與分廠現(xiàn)有設備10m導軌磨床相結合,改制磨頭做徑向進給,工件隨工作臺做旋轉運動。    該方案取得了軸承內外圈45°滾道面磨削加工的成功,磨削表面質量和生產率都有較大提高。

圖4 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案三

圖5 薄壁交叉滾子軸承磨削加工方案三

    見圖6、7、8所示,上圈、下圈、外圈的材質均為5CrMnMo,技術要求為:

圖6 交叉滾子軸承上圈

圖7 交叉滾子軸承下圈

圖8 交叉滾子軸承外圈

    (1)滾道表面淬火硬度HRC50～55,深度不得小于2.5mm;

    (2)滾道表面粗糙度為Ra0.8;

    (3)內外圈的圓度允差為0.1;

    (4)兩端面的平面度允差為0.1,平行度允差為0.2。

    2.1 粗加工

    鍛造后在1532立車上粗車內外圈,兩端面各留量15mm～20mm,外圓留量15mm,滾道面暫不加工。

    2.2 調質

    2.3 半精車加工

    將調質后的內外圈的內孔、外圓、端面及滾道面各留量5mm～7mm車出。

    2.4 時效

    自然時效7～14天,消除半精車加工后產生的內應力。

    2.5 精車

    在1532立車上,精車內、外圈各部符圖,滾道面單面留磨1mm～1.5mm

    2.6 熱處理

    因內外圈結構尺寸較大,采用火焰表面淬火,淬火后硬度HRC50～55,深度為4mm。

    如方案三所述,將10m導軌磨床與回轉工作臺相結合,采用改制的磨頭,完成45°滾道面的磨削加工。

    3.1 對機床精度的要求

    為保證內外圈各滾道面的加工精度,要求回轉工作臺必須具有符合加工要求的精度,并在磨削過程中保持這種精度。工件未裝夾前,按圖9所示擔平尺,并用水平儀檢測工作臺的安裝精度,平面度允差為0.02.

    

    3.2 工件的裝夾、找正方式

    根據(jù)機床性能,10m導軌磨床立磨頭的磨削高度范圍在1.4m～1.8m之內。為此,內外圈的裝夾如圖4、5所示;而上下圈以2530止口、凸臺相配合定位。采用一次裝夾磨削方式,目的是更好的保證上、下圈裝配后兩45°滾槽面互成90°±20′幾何精度。磨削前首先按圖10(a、b)所示,分別拉表找正M、N兩上端面的平面度允差0.02。各滾道面的允差在0.05～0.1之內。然后即可啟動工作臺、立磨頭,選擇合理的砂輪及磨削用量開始磨削加工.

    3.3 砂輪及磨削用量

    砂輪和磨削用量選擇不當,會引起滾道面較大的熱變形。對于淬火的合金鋼滾道面,以選擇GB46ZR2A·P150×32×32的砂輪為好。

    磨削用量:磨削速度=23m/s;工件的線速度=6m/min;橫向進給量=0.05mm～0.1mm。

    3.4 磨頭的結構

    如圖11所示:砂輪片1、2分別在車床上加工成45°圓錐體,互成90°裝在砂輪襯套3上,并用壓緊螺釘4、螺母5緊固于磨頭主軸6上,調整墊片7可調整砂輪軸向安裝尺寸,平衡塊8保證磨頭旋轉時能進行平穩(wěn)磨削加工。

    該磨頭的特點是:磨削時磨頭不用旋轉角度,砂輪與滾道面成線接觸,磨出的滾道面是45°圓錐面,符合工件各滾道面幾何尺寸及設計要求。

    3.5 砂輪的修整

    砂輪使用一段時間后,發(fā)生鈍化而失去切削能力和正確的幾何形狀,要進行修整,我們采用如圖12所示方法,將砂輪片1、2磨鈍的表面去除一層,使之露出新的刃口,并修整為45°。

    3.6 磨削加工

    采用圓周磨削方式,并加冷卻液,磨削時,砂輪和工件接觸面積小,發(fā)熱少,散熱快,排屑條件好。經(jīng)檢測,滾道表面粗糙度達Ra0.8以上,各形位公差完全達到圖紙要求。

    將132個滾柱1∶1交叉排列裝于滾道,調整軸承軸向間隙為0.35mm,軸承轉動靈活,無阻滯卡死現(xiàn)象。

    生產實踐證明,上述內、外圈滾道面的磨削方法經(jīng)濟、方便,效率又高,裝配后完全達到裝配精度和技術要求。

    大型薄壁交叉滾子軸承滾道面磨削加工的成功,為我廠以后生產同類產品打下了可靠的基礎.