满装滚针轴承外圈滚道加工方法改进

羡继红，杨德敏，费连玲

（1 哈尔滨轴承集团公司 质量管理部 ，黑龙江 哈尔滨150036；2 哈尔滨轴承集团公司 热处理分厂，黑龙江 哈尔滨150036；3 哈尔滨轴承集团公司 推力轴承分厂，黑龙江哈尔滨150036）

1 前言

我厂开发的满滚针轴承已由试制转为批量生产，在批量生产中有部分加工方法出现一些不足之处。其中热处理后磨削外滚道及挡边就是问题之一，不仅磨削效率低，有时还出现烧伤、留边现象，影响了正常生产进度。经分析其原因是车加工留量较大及磨削时冷却条件较为欠缺造成的。本文将详细分析造成以上问题的原因，并提出相应的解决办法。

图1 满滚针轴承硬车外滚道及挡边示意图

2 原外滚道加工方法及不足

2.1 车加工方法及不足

原车削外滚道方法是在数控车床CYK-52上用两把车刀依次进行车削，见图 1 所示。首先左车刀轴向快速运动到左挡边位置，径向快进一段距离，工进切削挡边后，轴向反向工进一段距离大约至滚道中部,再径向工退一段距离后快进，最后轴向快退。加工路线图如图 2 所示。右车刀加工方法同左车刀类似。受工件加工方式及刀具影响，车削后滚道中部留下接刀缝。有时刀具磨损较为严重产生积屑瘤时，接刀缝有一定的深度。为挽救此现象给下工序留下的缺陷，势必增加磨削留量，使磨加工效率较低及容易产生烧伤。车削外滚道同时也得将挡边车削出来，滚道与挡边车加工完后，势必在其交界处留下一个圆弧R，此R如果过大将会使磨削挡边及外滚道时砂轮外圆与端面处磨损加剧，致使挡边与外滚道面积减少，一定程度上影响到产品的使用。为克服上述缺点，在其交界处加工一个圆弧形砂轮越程槽，同时也起润滑的作用，所以越程槽又称作油沟，但槽的宽度与深度都得严格控制，如果加工的尺寸过小起不到砂轮越程槽的作用，过大将影响工件的强度及使用寿命。本产品由于自身尺寸决定其油沟尺寸不能过大，只能以保证产品性能为主，因此带来磨削外滚道及挡边时容易产生留边现象，影响了产品质量。从切削方式上看，车刀正向切削时（前刀面朝上），铁屑容易粘在前刀面上，影响车刀的散热，在一定程度上降低刀具寿命，再加上加工空间较为窄小致使切削时的铁屑不容易排除，也影响到刀具寿命。从加工路线看，径向工退、快退、轴向快退动作重复，由于加工空间容不下两把车刀同时切削，左车刀加工完后，退刀到原点后，需要刀架自动换位到右车刀才可加工。因此换刀也浪费一定 时间。

图2 左、右车刀加工路线图

2.2 磨加工方法及不足

磨削方法如图3所示，砂轮及工件各自以一定的转速同方向转动，利用砂轮与工件的转速差进行磨削。磨削外滚道时因滚道尺寸较小，砂轮外径受到限制，磨削时的线速度不能达到一定数值。如果一味地提高砂轮转速，由于砂轮的外径尺寸小带来砂轮磨损加剧，使得砂轮磨削状态不稳定，由此带来加工尺寸不稳定，其次受产品结构限制，左挡边处是封闭状态，而右挡边也是半封闭状态，内部空降狭小，磨削区域的冷却较为困难，工件的表面组织容易发生相变，即产生烧伤，严重时将产生裂纹。磨削挡边难度更大，不但冷却存在问题，而且砂轮外径较小，所以外径边缘处磨损加剧，造成挡边处产生留边现象。

由于砂轮两端面磨削两挡边时形成封闭的空间，冷却水无法进入，磨削时几乎100%产生烧伤。

图3 磨削外滚道及挡边示意图

3 改进后外滚道加工方法

3.1 车加工方法

改进后采用一把车刀进行车削，切削示意图如图 4 所示。加工方法是车刀的左切削刃将左挡边加工出来，前切削刃把滚道加工出来，右切削刃将右挡边加工出来。切削中不用换刀，这样加工出来的表面没有接刀缝。工件的旋转方向与原旋转方向相反，车刀属于反向切削，这样有利于切屑被切离后，在重力的作用下迅速飞离刀面，有利于刀具的散热，可提高刀具的寿命。由图 5加工路线不难看出，其加工路线只是改进前的一半。由于没有接刀缝滚道表面也就没有缺陷，较原方法可相应地减少留量。

图4 改进后车外滚道及挡边示意图

图5 改进后车刀加工路线图

3.2 磨加工挡边改为硬车挡边

针对挡边磨削较为困难的问题，挡边加工采取硬车的方法，滚道加工采取磨削的方法，解决了挡边烧伤问题。硬车的加工方法与图1加工挡边略同，刀具结构与加工方法与图 1 所示略同，本文不再叙述。下面介绍一下刀具材料及切削参数的选择，工件在热处理后加工时，由于硬度较高，需要较大的切削力必将产生较多的热量，这些都会影响刀具的寿命。这就要求刀具有良好的耐磨性能和耐热性。对于车削淬火工件，立方氮化硼有很高硬度和耐磨性及耐热性，但立方氮化硼强度和韧性差、价格较高，一般适用于精加工，正好适用于挡边硬车。本产品工件的表面粗糙度要求Ra1.0，应用其它刀具材料难于达到要求。因此，选择立方氮化硼作为硬车刀具材料。经试验选择切削参数如下：机床主轴转数n=500r/min，走刀量f=0.05mm/r。车削后工件挡边尺寸公差达到0.03mm，挡边平行差达到0.01mm,符合工艺要求。

4 结束语

由于外滚道加工方法的改进，使滚道磨削留量减少，而且挡边也不用磨削而改为硬车的方法，这样砂轮端面与挡边就有了一定间隙，非常有利于磨削时冷却液充分进入磨削区域，大大降低了工件烧伤，磨削效率也有所提高，满足了生产需求。