滾子球基面的硬車加工

左玉琴，劉 勇，劉笑顏，李萬(wàn)和

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，a.眾誠(chéng)金切公司；b.鐵路軸承公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

1 滾子外形尺寸及精度

滾子的外形尺寸及精度要求見(jiàn)表1和圖1。

表1 滾子外形尺寸及精度要求

圖1 成品滾子示意圖

2 夾具的選擇和調(diào)整

硬車用夾具是保證滾子端面圓跳動(dòng)SDw的關(guān)鍵。高精度三爪夾具如圖2所示，在夾緊工件的過(guò)程中沒(méi)有向后的拉力，直接向中間收縮，不會(huì)造成滾子傾斜，夾持長(zhǎng)度超過(guò)滾子長(zhǎng)度的2/3，可達(dá)到以外徑定位的目的。

圖2 高精度三爪夾具

高精度三爪夾具的調(diào)整，對(duì)加工滾子的幾何精度、形位公差起著至關(guān)重要的作用。首先，夾盤(pán)安裝后，需要對(duì)夾盤(pán)進(jìn)行調(diào)整校正，將夾盤(pán)的端面、外徑跳動(dòng)量控制在0.01 mm以內(nèi)；然后，將三爪軟爪安裝到夾盤(pán)上，使夾盤(pán)處于夾持狀態(tài)下(將夾盤(pán)夾持一適宜的圓柱體)，把軟爪車制成與滾子外徑面曲率相同的圓弧。經(jīng)試用,在此夾具下加工出的滾子端面圓跳動(dòng)可控制在0.02 mm以內(nèi)，其他加工精度也滿足要求。

3 刀具的選擇

刀具對(duì)凸球基面形狀的保證具有關(guān)鍵性的作用。滾子淬火后的硬度一般為61～65 HRC，因此，選用陶瓷材料的車刀。在切削過(guò)程中，由于滾子的球基面為球冠，必須保證刀具每一點(diǎn)的軌跡都是曲率相同的一個(gè)圓；然而在切削過(guò)程中，刀刃并不是同一點(diǎn)，而是隨著刀具的運(yùn)動(dòng)在變化。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)三角形、正方形、棱形和圓形成形刀具進(jìn)行加工軌跡模擬對(duì)比后得出，圓形刀具運(yùn)動(dòng)軌跡最為理想，如圖3所示。因此，在這里選用代號(hào)為RNMG120400的圓形陶瓷刀具進(jìn)行切削加工。

圖3 圓形刀具刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖

4 硬車工藝參數(shù)的確定

該工藝采用的車床為CKA6163數(shù)控車床。該車床為伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，其重復(fù)定位精度在0.001 mm以內(nèi)，可滿足不同尺寸滾子加工的需要。

選取不同的機(jī)床轉(zhuǎn)速和刀具進(jìn)給量進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，以選取合適的車削工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表中的每一個(gè)表面粗糙度值均是相應(yīng)機(jī)床轉(zhuǎn)速及刀具進(jìn)給量下，連續(xù)加工35件產(chǎn)品的表面粗糙度的平均值。由表2知，當(dāng)機(jī)床轉(zhuǎn)速為180 r/min，刀具進(jìn)給量為0.06 mm時(shí)，滾子球基面的平均表面粗糙度最小，其值為0.25 μm。并且只有這組參數(shù)下加工出的每一件產(chǎn)品表面粗糙度不超差，因此確定這組參數(shù)為最佳工藝參數(shù)。因此，F(xiàn)CD114150530/04滾子球基面硬車工藝的參數(shù)為：車刀半徑6.35 mm(以刀心編程)，車床轉(zhuǎn)速180 r/min，刀具進(jìn)給量0.06 mm/r，切削量0.07 mm(兩次往復(fù))。

表2 不同參數(shù)下滾子球基面的表面粗糙度 μm

由于所加工部位硬車加工量較小(0.07 mm)，一般不會(huì)產(chǎn)生劃傷和燒傷現(xiàn)象。經(jīng)酸洗檢查和表面應(yīng)力測(cè)試，硬車工藝不會(huì)使產(chǎn)品出現(xiàn)表面質(zhì)量問(wèn)題。加工后的球基面形狀及表面粗糙度Ra采用CL-1A輪廓儀進(jìn)行檢驗(yàn)；但在調(diào)整機(jī)床時(shí)，為方便起見(jiàn)，采用形狀樣板檢驗(yàn)(圖4)。

圖4 球基面形狀檢測(cè)示意圖

該滾子的精度等級(jí)為Ⅲ級(jí)，采用硬車加工其球基面時(shí)，熱處理后的工藝路線為：初磨滾動(dòng)面→ 附加回火→細(xì)磨滾動(dòng)面→磨基準(zhǔn)面→磨端面Ⅰ→磨端面Ⅱ→磁力探傷→車凸球基面Ⅰ→車凸球基面Ⅱ→終磨滾動(dòng)面→尺寸選別→磨兩斜邊。

5 結(jié)束語(yǔ)

FCD114150530/04滾子球基面硬車加工后，兩端面凸球基面曲率、長(zhǎng)度、表面粗糙度均符合成品滾子的精度要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了裝配要求。而且，與磨削球基面相比，該工藝生產(chǎn)效率明顯提高；同時(shí)，為其他滾子采用硬車加工其球基面提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本工藝適用于多品種、小批量、Ⅲ級(jí)精度產(chǎn)品的加工。