薄壁轴承的加工难点和解决措施
薄壁轴承的加工难点和解决措施
- 2024/4/20 9:01:15
薄壁轴承顾名思义壁厚较小，工程实践中，将零件的直径与壁厚之比大于15的零件，称为薄壁零件。轴承行业通常用内、外套圈壁厚系数K（外圈外径尺寸与外沟径尺寸之比 D/De、内圈内沟径尺寸与内径尺寸之比 di /d）来量化，当1.04＜K≦1.14时， 称为薄壁轴承。
薄壁轴承具有质量轻，结构紧凑，惯性矩小等优点，广泛用于工业机器人、航空飞行器、航天卫星、医疗等高端产品领域，且市场规模逐渐增大。但薄壁轴承的截面积较小，使其径向壁厚很小，刚性差，极易产生较大的径向变形，因此，套圈在车削加工、热处理、磨削加工等诸多工序中，为了防止套圈圆度、平面度超差，出现椭圆、棱圆以及端面翘曲变形等缺陷，需要采用特殊的手段对轴承套圈进行保护性加工。
1) 在锻造工序，对于大尺寸和长径比小的薄壁轴承套圈，采用两件或两件以上合锻的方法生产，粗磨工序后再采用线切割的方法将套圈分离，以降低锻造工序的加工难度，减小套圈变形和端面加工余量，节省原材料，提高生产效率。
2) 车加工工序中，主要是夹紧定位、切削力过大、夹具设计不合理、切削热变形和切削过程中的振动影响加工精度。为减小由于车加工应力过大而产生变形，采用较大包络圆接触面积且未经淬火的钢制软爪夹持套圈进行粗车，如采用多点夹紧卡盘（十二点夹或者二十四点夹）；改变定位夹紧方案（改径向夹紧为端面定位压紧方式）；调整工艺参数（高速切削、小背吃刀量、刀具较大的主偏角、较小的刀尖圆弧半径、合理选择切削液等）。粗车后增加一次附加回火，以消除应力。之后软磨端面，再对套圈进行精车。
3) 热处理过程中,套圈内部组织产生相变，主要由奥氏体转变为马氏体， 密度变小， 体积膨胀，产生组织应力；另外，套圈从高温( 薄壁产品一般为 830～845 ℃ ) 的膨胀状态迅速淬火冷却，产生热应力。当这2 种内应力超过材料屈服极限时，材料将发生永久性的塑性变形。通常采用压模淬火控制变形，对没有条件压模淬火时，且淬火后对外径变形过大超过工艺要求的套圈，采用全面整形后再进行回火的方法加以校正，使其控制在工艺要求范围内。
4) 磨削中主要是：选择合适的磨削设备、加工方法和磨削工艺参数。如采用带加强圈的方法，“一拖二”的结构进行加工；磨削外径面采用多次精细调整机床的方法；工序过程中增加回火稳定处理等，保证套圈的磨削质量满足工艺要求。