主軸軸承安裝孔硬鉆工藝優(yōu)化

瓦房店軸承股份有限責(zé)任公司 （遼寧 116300） 王建華 邱光濤

某型號風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承的內(nèi)、外圈及滾動體的材料全部是滲碳鋼，外圈的外形尺寸是φ2500mm×φ2162mm×180mm，外圈端面有60個安裝孔，安裝孔的尺寸和表面質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，尺寸如圖1所示。

圖1

滲碳鋼的熱處理雖然有模具控制，但脹縮量也較難控制，微小的尺寸變化會影響到安裝孔的心距，嚴(yán)重的會導(dǎo)致裝不了機(jī)的重大質(zhì)量問題。安裝孔的要求如此嚴(yán)格，經(jīng)過多次的工藝評審，最后決定該孔必須硬鉆方可保證圖樣的精度要求。硬鉆就是在熱處理后將各個加工表面的留量進(jìn)行一次硬車，修改橢圓變形（給后續(xù)的細(xì)磨工序留0.3mm的磨量）然后硬鉆孔可以保證孔的心距要求。外圈滲碳、淬火后的成品熱處理硬度標(biāo)準(zhǔn)是：表面硬度58～63HRC，心部硬度不低于35HRC, 端面硬度48HRC以下，成品滾道有效硬化層深度不小于5.0mm?？椎纳疃?80mm，機(jī)械加工中通常把孔深L與孔徑D之比L/D≥6的孔的加工稱為深孔加工，該產(chǎn)品L/D=180/40=4.5，但該產(chǎn)品的表面硬度高，鉆孔的難度絕不小于深孔鉆，有關(guān)高效、高精度孔的加工備受生產(chǎn)廠家的關(guān)注。

無論何種硬質(zhì)合金鉆頭鉆58～63HRC的表面硬度都有一定的難度，既然成品端面硬度要求48HRC以下，首先想到了防滲劑這種先進(jìn)的防滲碳材料，哪個部位需干預(yù)滲碳，就在哪個部位涂防滲劑，本產(chǎn)品套圈端面需干預(yù)滲碳。首先進(jìn)行了干預(yù)滲碳的試驗，取來一件滲碳鋼的廢品件做防滲碳試驗，端面上均勻地涂上了防滲劑，在室溫停留8h使其全部干透，然后隨爐滲碳淬火，出爐后檢查套圈的端面硬度為42～46HRC，完全符合主軸產(chǎn)品的端面硬度要求，因此我們就采用了在套圈端面上涂防滲劑的熱處理滲碳方法，以降低套圈的端面硬度，有利于孔的加工。

1.兩種工藝方案

關(guān)于孔的硬鉆我們事先選擇了兩種工藝方案：①U鉆一次直接鉆通加工完成。②U鉆兩面對接加工完成。

什么是U鉆？U鉆也叫快速鉆，就是用可換的刀片代替整體的鉆頭，使得加工高硬度的材料更加方便、快捷，提高生產(chǎn)效率。

U鉆的優(yōu)點：與普通鉆頭的區(qū)別就是U鉆使用可換的刀片，分為中心刀片和周向刀片。從這個層面上看，U鉆和普通硬鉆的關(guān)系跟機(jī)夾車刀的關(guān)系很相似，刀具磨損后無需重磨直接更換刀片即可。并且U鉆刀片的一致性更容易控制孔的尺寸；U鉆的剛性好，可以采用很高的進(jìn)給率，U鉆鉆屑多為短碎屑，可利用其內(nèi)冷系統(tǒng)進(jìn)行安全排屑，無需清理刀具上的切屑，有利于產(chǎn)品加工的連續(xù)性，縮短加工時間，加工效率高；相比硬鉆，U鉆鉆出的孔精度較高，表面粗糙度值較低，公差范圍小，可以代替部分鏜刀的工作，尤其是冷卻潤滑不通暢時更加明顯，而且U鉆可以修正孔的位置精度，硬鉆是做不到的。U鉆雖然有很多優(yōu)點，但U鉆在數(shù)控加工中也經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，如：刀片損壞過快，容易折斷，加工成本增加；加工時發(fā)出刺耳的尖叫聲，切削狀態(tài)不正常；機(jī)床抖動，影響機(jī)床的加工精度。U鉆在數(shù)控機(jī)床上需靈活使用。

2.加工結(jié)果比較

（1）U鉆一次直接鉆通加工完成（加工方法見圖2、圖3）。

圖2

圖3

U鉆一次加工完成：將工件裝夾找正后用壓板壓緊工件，一次將孔從上端面直接鉆通，經(jīng)過多次的加工試驗選取最優(yōu)的鉆削用量，整個加工過程采用三種鉆削用量，鉆頭入口處（距端面至6mm處）硬度較高，42～46HRC，采用的機(jī)床轉(zhuǎn)速較低n=600r/min，進(jìn)給量較大，f=0.1mm/r，中間部分即產(chǎn)品的心部不低于35HRC，硬度較低，采用的機(jī)床轉(zhuǎn)速較高，n=800r/min，進(jìn)給量較小，f=0.08 mm/r，鉆頭的出口處硬度也較高，采用的鉆削用量和入口處的鉆削用量完全相同，將60個孔加工完后進(jìn)行孔倒角工序，先上端面倒角，然后翻料進(jìn)行下端面倒角，全序加工完測量下端面的相鄰兩孔弦長偏差最大0.5mm，不合格?？妆砻娲植诙戎礡a≤3.2μm，合格。相鄰兩孔弦長超差原因分析：U鉆切削時受垂直方向力小，橫向力大，機(jī)床抖動嚴(yán)重，再則孔的深度較深，一次鉆削硬度較高、深度較深的孔，相鄰兩孔弦長多數(shù)時是超差的，U鉆一次直接鉆通不適合。

（2）U鉆兩面對接加工完成。U鉆兩次加工完成：將工件裝夾找正后用壓板壓緊工件，將第一個孔從上端面直接鉆通，其余孔只加工到一半的深度，待60個孔全部加工完成，進(jìn)行上端面孔倒角工序，之后翻料從另一面加工孔，即兩面對接加工孔，以第一個孔找正，因為鉆孔前進(jìn)行了硬車端面、外徑等工序，所以產(chǎn)品的橢圓變形只有0.06mm，兩面對接加工的接口處接的特別好，兩面鉆孔的鉆削用量完全相同，采用兩種鉆削用量，鉆頭入口處（端面至6mm處）硬度較高，42～46HRC，采用的機(jī)床轉(zhuǎn)速較低，n=600r/min，進(jìn)給量較大，f=0.1mm/r，中間部分即產(chǎn)品的心部（硬度不低于35HRC），硬度較低，采用的機(jī)床轉(zhuǎn)速較高，n=800r/min，進(jìn)給量較小，f=0.08mm/r，孔鉆完進(jìn)行倒角，將60個孔加工完測量上下兩面的相鄰兩孔弦長偏差最大0.3mm，表面粗糙度值Ra≤3.2μm，全部合格。

U鉆兩面對接加工孔的工藝方法在國外經(jīng)常使用，如美國、日本等國家多采用這種方法，一定深度的孔兩面對接加工可使每次鉆孔的深度變淺，減小U鉆對機(jī)床的抖動，提高孔的加工精度，我公司現(xiàn)大多數(shù)深孔鉆的時候都采用兩面對接的加工方法，這種工藝方法已列到工藝標(biāo)準(zhǔn)中，效果非常好，用戶很滿意。在實際加工中U鉆刀片很容易折斷，要經(jīng)常檢查刀片，及時更換，中心刀片和周向刀片不可裝反，該產(chǎn)品在實際加工中我們摸索出，加工30個孔，即使刀片沒有損壞，也必須更換刀片的一個刃口，以保證加工質(zhì)量。

3.結(jié)語

U鉆的中心高必須要校正，根據(jù)其直徑大小要求控制范圍，一般控制在0.1mm之內(nèi)，U鉆的直徑越小，中心高要求越高，中心高不好U鉆的兩側(cè)會磨損，孔徑會偏大，刀片使用壽命縮短，小U鉆的話很容易折斷。U鉆對切削液的要求很高，必須保證切削液從U鉆的中心射出，切削液的壓力要越大越好，可以將刀塔多余的出水口堵起來，保證其壓力。