四点接触球转盘轴承外圈磨削工艺的分析

赵景周,郝亚硕,陈卫勋

(1.洛阳LYC轴承有限公司 大型轴承厂，河南 洛阳 471039；2.洛阳福格森机械装备有限公司，河南 洛阳 471039)

1 产品特点分析

某型号四点接触球转盘轴承外形尺寸为：外径420 mm，内径240 mm，宽度60 mm。产品尺寸公差等级要求达到P5，旋转精度要求高(外圈径向跳动Kea为0.03 mm、内圈径向跳动Kia为0.02 mm、外圈轴向跳动Sea为0.03 mm、内圈轴向跳动Sia为0.02 mm),成套质量约40 kg，使用于冲击载荷大，旋转精度高且要求噪声小的关键部位。轴承外圈结构如图1所示，外径为圆柱轮齿(模数为2.5 mm)，内径为300 mm，桃形沟道曲率半径R=12.5 mm，偏心e=0.45 mm，两端面有密封槽。整个外圈体积大、质量大(约30 kg)。

图1 外圈结构示意图

根据轴承使用的工况条件，轴承材料可选为耐冲击载荷和抗疲劳强度的渗碳钢20CrMoTi，但综合考虑材料的工艺性能、价格和生产加工周期，最终选择了价格低廉，工艺性能更好，使用性能能够满足产品需求的中碳钢40Cr。

2 制订工艺流程

根据轴承的外形尺寸、精度等级要求及材料的工艺性能，初步确定的外圈磨削工艺流程为：粗磨两端面→粗磨外径面→ 粗磨外沟道→附加回火→细磨端面→细磨外径面→细磨外沟道→附加回火→精磨外径面→精磨端面→滚齿→表面淬火(外径轮齿、沟道)→附加回火→终磨端面→终磨外沟道(配游隙)→超精外沟道→清洗、退磁、防锈→磨齿。

磨削加工中，端面磨削设备采用MP7480，两端面互为基准磨削加工；外径面磨削设备采用3M2150，以外径面和端面为基准磨削加工；沟道磨削设备采用M250，以外径面和端面为基准磨削加工，只是在终磨外沟道面(配游隙)时，由于外径是轮齿，采用大包角圆弧支撑，包角不低于6个轮齿。

上述外圈磨削工艺流程中，根据材料的热物理性能，仅对轴承滚道和外齿轮的轮齿等关键部位进行了表面淬火(硬化)热处理，没有对作为磨削加工定位基准的端面采取表面淬火处理，致使基准面硬度低，耐磨性差。在磨削过程中，由于产品的质量大，旋转启动时，产品滞后于磁极旋转，出现了端面拉伤。因此，采取了减少终磨外沟道(配游隙)磨削余量，以减少磨削时间；提高沟道表面磨削精度，减少沟道的超精抛光时间；增加端面修饰工序等措施。最终确定的磨削工艺流程为：粗磨两端面→粗磨外径面→ 粗磨外沟道→附加回火→细磨端面→细磨外径面→细磨外沟道→附加回火→精磨外径面→精磨端面→滚齿→表面淬火(外径轮齿、沟道)→附加回火→终磨端面→终磨外沟道(配游隙)→超精外沟道→修饰端面→清洗、退磁、防锈→磨齿。

3 加工效果

根据确定的工艺流程，实际加工出的产品经现场检测验收，达到了设计精度目标。外圈径向跳动Kea为0.025 mm、内圈径向跳动Kia为0.018 mm、外圈轴向跳动Sea为0.03 mm、内圈轴向跳动Sia为0.018 mm，满足了客户的需求。