大型鑄鋼軸承座制造工藝的改進

王甲子

(中國第一重型機械股份公司重型裝備事業(yè)部軍工分廠，黑龍江 161042)

工 藝

大型鑄鋼軸承座制造工藝的改進

王甲子

(中國第一重型機械股份公司重型裝備事業(yè)部軍工分廠，黑龍江 161042)

對大型鑄鋼件軸承座內孔精度的加工方法、加工難點以及裝配中應注意的問題進行分析，對現(xiàn)有機加工藝進行優(yōu)化和總結。

鑄鋼軸承座;機械加工;裝配

本文以山東魏橋鋁板軋機支承輥軸承座為例，分析大型鑄鋼件軸承座的機加工藝以及在制造過程中應該注意的一些問題。該生產線擁有國內先進的、裝機水平極高的2 400 mm單機架雙卷曲熱軋機，2 100 mm帶AGC、AFC控制手段的粗、精冷軋機各一臺。該鋁板軋線由F1-F7共7臺精軋機組成，核心部件之一的軸承座由德國SMS公司設計并提供，我公司只負責生產備件。軸承座結構比較復雜，壁厚差大，熱變形不均勻，尤其是軸承孔及滑板面的精度要求高。如何在生產中精確控制軸承孔和滑板面的精度成為攻克大型鑄鋼軸承座加工關鍵技術之一，本文就該問題進行探討。

1 材料和毛坯分析

該支承輥軸承座材料為G42CrMo4，屬于高強度耐腐蝕合金鑄鋼，經過調質處理后，材料的屈服強度Re達550 MPa，抗拉強度Rm可達800 MPa～950 MPa。該材料具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得較好的力學性能。但是鑄鋼件往往由于鑄造性能不好，容易在內部、外部等處形成夾雜、氣孔以及砂眼、裂紋等缺陷，這就要求在機械加工過程中時刻注意零件的表面是否完好，同時要進行一系列的無損檢測。該零件精加工外形尺寸(2 530×2 160×960)mm，精加工后重量15 230 kg，屬于大型超重軸承座，在機械加工中，應充分考慮到天車的起重能力和機床的承載能力，以及吊裝翻個時的安全防護等。

2 加工、裝配難點及采取的措施

(1)軸承內孔的加工

該工藝充分考慮了軸承座在生產加工中所受到的切削力、夾緊力以及熱變形和壁厚不均、起吊不當對軸承座精度的影響。該工藝始終以內孔母線和端面為基準返兩側滑板面，然后以兩側滑板面為基準返內孔中心線，讓內孔、端面以及兩側滑板面互為加工和找正基準，這樣反復互為基準，能夠有效的保證內孔和滑板面的精度。增加了內孔末序精車前的無損檢測序，并創(chuàng)新的在立車滑枕上安裝砂輪拋光工具，如圖2所示。利用砂輪對末序精加工內孔進行拋光，同時多次測量內孔尺寸。利用砂輪對內孔進行修正，避免了由于局部焊肉和滑枕伸出過長而引起的加工誤差。這樣既提高了內孔光潔度，又滿足了內孔與底面的垂直度要求，也保證了內孔尺寸公差。裝夾時避開薄壁處，翻轉時采用專用翻轉工具，切削時采用切削液冷卻，這一系列措施確保了軸承座內孔的加工精度要求。

圖1 軸承座立體圖Figure 1 Three dimensional drawing of bearing block

圖2 砂輪拋光裝置Figure 2 Grinding wheel polishing device

軸承座的變形主要來自軸承座的精加工過程中，從相關資料中可以得出，在軸承座的加工中，對其精度影響最大的是切削力。而切削力是動態(tài)的、變化的。在采用硬質合金刀片對該軸承座進行加工時，由于該材料十分硬，數(shù)控立車轉盤的轉速約為6 r/min，故可以認為切削力在軸承座內孔圓周方向是均勻的，切削力對其影響基本可以忽略不計，只需按照一定的夾緊力將零件夾緊即可。

(2)油孔的加工

在軸承座的加工中，油孔的加工也是一個難點。由于鑄造內部缺陷，在鉆、鉸深孔時，很容易引起鉆頭、鉸刀折在里面，需要通過電焊、電火花等手段將斷的鉆頭取出來，這樣對生產造成了很大麻煩。以此軸承座為例，該軸承座上大大小小的油孔共有37個，其中最長的油孔為(?11×825)mm，還有一處mm的油氣潤滑孔，該油氣潤滑孔加工后必須要用專用工具進行測量，確保裝配時能順利裝入油氣潤滑裝置。

對此，我們采取了在鏜床上安裝鏜用深孔鉆鉆頭。比起普通高速鋼和硬質合金鉆頭來說，該鉆頭對細長孔的加工有著明顯的優(yōu)勢。該鏜用深孔鉆鉆頭不需要進行間隔的多次倒削，而且對難加工鑄鋼件有著非常好的切削性能，這樣就不僅保證了油孔的精度要求，而且提高了加工效率。

(3)油氣潤滑裝置的安裝

油氣潤滑技術作為一門新型的潤滑技術，是一種利用油和氣兩相流體冷卻潤滑的技術，它與傳統(tǒng)的單相流體潤滑技術相比具有無可比擬的優(yōu)越性。它成功地解決了干油潤滑和油霧潤滑所無法克服的難題，廣泛應用在熱軋、冷軋機中。該技術的應用，對提高軸承的使用壽命，使用性能都有較大的作用，山東魏橋支承輥軸承座采用的就是德國REBS油氣潤滑系統(tǒng)。該潤滑系統(tǒng)能使油液在壓縮空氣的作用下沿著管壁波浪形地向前移動，并以與壓縮空氣分離的連續(xù)精細油滴流噴射到潤滑點上。與油霧潤滑不同，油氣輸送管可以隨意安裝，無需坡度，采用 0.2 MPa～0.3 MPa的氣壓就可以工作，同時還可以在軸承座內部建立起壓力，防止水、臟物和有害氣體的侵蝕。

如圖4所示，油氣潤滑裝置裝配時，務必要將軸承座上的潤滑孔清洗干凈，用白布擦拭無任何贓物，才能安裝油氣潤滑裝置。安裝時確認好連接頭的出油孔面朝軸承座內孔方向，否則起不到潤滑作用。

(4)液壓缸密封環(huán)的裝配與打壓試驗

支承輥軸承座中安裝有4個液壓缸，主要用于軋機的輥縫調整和板厚控制，在裝配時需要進行油壓試驗，打壓42 MPa，保壓30 min，要求打壓時4個液壓缸同時啟動。由于這4個液壓缸兩兩分布在軸承座的兩側，其中每一側的兩個液壓缸是相通的，這就要求打壓前每一個液壓缸的裝配必須完全符合圖紙。

圖3 油氣潤滑裝置Figure 2 Oil gas lubricating system

在打壓試驗時，我們自制了打壓胎具，該胎具根據(jù)軸承座內溝的形狀所制，厚度確保能夠將4個液壓缸同時蓋住，并在兩個方向上分別加工出2×M30 mm起吊孔。如圖4所示，液壓泵打出液壓油HLP46，液壓油通過高壓管路經過三通閥，同時進入4個活塞無桿腔，在油壓的作用下，4個活塞桿緩緩下降，將打壓胎具壓靠并直至打壓胎具頂靠在軸承座上。此時開始計時，保壓30 min，仔細觀察各個液壓缸，確保各缸均無泄漏和傾斜現(xiàn)象，整個打壓試驗才算完成。

由于高壓試驗時對密封件的密封性要求很高，絕不允許密封環(huán)有任何的磕傷、缺陷或裂紋出現(xiàn)。該液壓缸部分零件均由SMS公司提供，SMS來的密封環(huán)材料為聚四氟乙烯PTFE，為了能夠順利的完成此密封環(huán)的安裝，我們根據(jù)液壓缸和活塞桿上不同的密封環(huán)尺寸，自制了兩套安裝工具，如圖5、圖6所示。在液壓缸中安裝內密封圈時，我們將密封環(huán)放在油鍋中均勻加熱至80℃，然后套在漲套上，漲套沿著錐形過渡套的內錐面將密

圖4 軸承座打壓實驗示意圖Figure 4 Schematic sketch of bearing block impact test

圖5 內密封環(huán)安裝示意圖Figure 5 Schematic sketch of inner seal ring assembly

圖6 外密封環(huán)安裝示意圖Figure 6 Schematic sketch of outer seal ring assembly

封環(huán)送入到液壓缸內部密封槽中，保持10 min后，將漲套和錐形過渡套取出，密封環(huán)安裝完成。在活塞桿上安裝外密封環(huán)時，同樣將密封環(huán)放在油鍋中均勻加熱至80℃，然后套在外錐漲緊套上，密封環(huán)沿著外錐漲緊套的錐面一直伸展到直面，進而進入活塞桿的密封槽中，最后利用卡箍夾緊，保持10 min后，將卡箍拆除，密封環(huán)安裝完成。這兩個自制工具的使用，使得整個安裝過程相當順利，能夠最大程度的避免密封圈的損壞。

3 結語

大型鑄鋼軸承座作為熱軋、冷軋線上的重要零件，由于其外形大、孔徑大而深、壁厚差異較大、精度高、易變形等原因，加工難度大。自從采用優(yōu)化工藝后，軸承座的精度一直保持在良好的狀態(tài)，受到了SMS監(jiān)制人員的贊許。由于采用了更為合理的加工和裝配工藝，目前我公司軸承座的生產已經形成了專業(yè)化、流水化生產線。該生產工藝的固化，為我國大型鑄鋼軸承座的國產化制造打下了良好的理論和實踐基礎。該工藝不僅適用于軋機支承輥軸承座，而且對工作輥、中間輥等類似的軸承座的生產制造都有著借鑒作用，對軋機軸承座的設計也起到了拋磚引玉的作用。

［1］葛良水，齊家鳳，黃瓊玲.軋機軸承座精密關鍵技術研究［J］.合肥：安徽冶金科技職業(yè)學院學報，2009.

［2］呂亞臣.重型機械工藝手冊［Z］.哈爾濱：哈爾出版社.1998.

編輯 傅冬梅

Manufacture Process Improvement of Heavy Duty Foundry Bearing Block

W ang Jiazi

Machiningmethod，machining difficulty and assembly issue of heavy duty foundry bearing block inner hole precision have been analyzed，and currentmachining process has been optimized and summarized aswell.

foundry bearing block;machining;assembly

TG333

B

2013—03—12