硬车削进给量对加工表面应力的影响

谢华永，卢振伟，张玉玲

(洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039)

轴承零件工作表面终加工后的应力状态直接影响其使用寿命，表面残余压应力有利于延长使用寿命，而残余拉应力则会缩短使用寿命。随着硬车削工艺方法在轴承加工中应用的增多[1-2]，了解硬车削加工后零件表面的应力状态，分析其是否与磨削加工后的零件表面产生残余压应力相近，需要进行相应的工艺试验。因此，下文通过硬车削工艺试验，分析进给量变化对被加工表面残余应力的影响。

1 试验产品及条件

1.1 试验产品

选择32216/02和NJ3226X1/04为试验对象，材料均为GGr15钢，加工表面分别为内滚道和滚子倒角，产品外形尺寸(车工件)如下：

32216/02，φ107.5 mm×33.2 mm×φ79.65 mm；

NJ3226X1/04，φ32.3 mm×52.3 mm。

1.2 试验条件

由于工艺试验仅探索进给量的变化对被加工表面残余应力的影响，为避免不同工件转速和切削深度(背吃刀量)对试验结果的影响，采用固定工件转速和背吃刀量的方法。试验所用机床为数控车床，无冷却液车削。

内滚道加工选用CJK7620机床，采用弹簧夹头；选用刀具型号为DNGA110408S01030A CB7025，具有负前角、后角为0°，刀尖半径为0.8 mm的 55°菱形可转位CBN机夹刀片。滚子加工选用FST-007机床，采用弹簧夹头；选用刀具型号为CNGA120408T, 具有负前角、后角为0°，刀尖半径为0.8 mm的 80°菱形可转位金属陶瓷机夹刀片。

由经验可知，进给量直接影响被加工面表面粗糙度，当进给量大于0.2 mm/r时，产品的表面粗糙度可能达不到工艺要求，而且影响刀具的使用寿命，若进给量设置太小则会影响加工效率。因此，工艺试验选择进给量为0.08 mm/r≤f﹤0.2 mm/r。

具体试验参数为：硬车内滚道24件，在3种不同的进给量(0.10,0.15和0.18 mm/r)下各加工8件，背吃刀量为0.1 mm，工件转速为450 r/min；硬车滚子倒角18件， 0.08 mm/r进给量下加工13件，0.15 mm/r进给量下加工5件，背吃刀量为0.3 mm，工件转速为1 000 r/min。

2 试验结果

表面应力的测量使用XSTRESS3000型X射线应力仪，该应力仪由2个对称的探测器从相反的方向记录衍射信号，每个探测器都独立使用互相关法定峰，提高了测量的准确性和重复性，应力测量重复误差小于5%。

内滚道和滚子倒角硬车削后表面应力的测试结果分别见表1和表2。

表1 不同进给量下内滚道硬车削后的表面应力 MPa

表2 不同进给量下滚子倒角硬车削后的表面应力 MPa

3 结论

通过工艺试验可以初步得出以下结论：

(1)硬车削加工时，进给量大小对零件表面应力有较明显的影响；

(2)当进给量f≤0.1 mm/r时，被加工面的残余应力为压应力；

(3)当进给量f≥0.15 mm/r时，残余应力由压应力变为拉应力，且随着进给量的增大而增大。

因此，生产中如果零件的工作面终加工采用硬车削的工艺方法，一定要选择合适的切削进给量，以免被加工面产生残余拉应力而影响产品的使用性能。