CN103878553B - 高精度v形环状轴承组件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对薄壁高精度轴承圈组件的加工，特别是一种高精度V形环状轴承组件的加工方法。其特征是：它包括如下步骤：步骤1）通过热处理收缩变形定量分析确定出V形环状轴承组件的收缩变形大小；步骤2）根据V形环状轴承组件精度要求以及步骤1）收缩变形大小制定各工序间加工余量；控制V形环状轴承组件两个外圈零件斜面的尺寸及变形量，最后组合加工时，保证组合后达到精整加工的磨削余量和淬硬层厚度及硬度的要求；步骤3）对其组合后精整加工综合误差进行检测。本发明保证加工后淬硬层厚度均匀，以及组合件精整加工最终尺寸的综合测量达到规定要求。同时的对加工工序的调整进一步确保了该组件的加工精度。

Description

高精度V形环状轴承组件的加工方法

技术领域

本发明涉及对薄壁高精度轴承圈组件的加工，特别是一种高精度V形环状轴承组件的加工方法。

背景技术

在零件加工当中，经常接触到一些的专用的薄壁轴承组件，其制造精度很难满足设计要求。原因是该类组件刚性差，在加工中容易产生变形，加之轴承圈V型导轨需要高频或激光淬火，容易产生淬火变形最后导致零件精度、淬硬层厚度、硬度无法保证。同时精整加工后也缺乏有效综合测量手段。如何提高轴承圈组件的加工精度，除了要有合理的加工方法，以及确定对工件的装夹、刀具几何参数外，尤其要解决在薄壁轴承圈组件加工过程中产生的各种应力变形和热处理变形对零件精度的影响，以及各种变形的控制和消除方法，同时还需设计必要的综合检测量规来检测和控制每道工序的加工精度和环状V形面的综合误差。通过对单个轴承圈零件的热处理变形量的定量分析，制定出切实合理的加工方法和变形控制措施，从中找出加工该类零件精确有效的加工方法及测量，为今后此类零件的加工提供重要的技术参考和依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳素工具钢高精度V形环状轴承组件的加工方法，它能有效解决高精度薄壁轴承组件的加工精度，克服应力变形，保证加工后淬硬层厚度均匀，以及组合件精整加工最终尺寸的综合测量合格。

本发明的技术方案是：一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：它包括如下步骤：步骤1）通过热处理收缩变形定量分析确定出V形环状轴承组件的收缩变形大小；

步骤2）根据V形环状轴承组件精度要求以及步骤1）收缩变形大小制定各工序间加工余量；控制V形环状轴承组件两个外圈零件斜面的尺寸及变形量，最后组合加工时，保证组合后达到精整加工的磨削余量和淬硬层厚度及硬度的要求；

步骤3）对其组合后精整加工综合误差进行检测。

所述步骤1）中V形环状轴承组件的收缩变形量的大小与该组件的内、外径和厚度及热处理温度有关；即：△＝d×K+α；其中，d为组件的加工直径；K—热变形系数，与材料和热处理温度有关，K的取值范围直径方向0.9~1.45，厚度方向0.35~0.5；α—修正系数，与淬硬层深度和加工工艺方法有关，α的取值范围0.2-0.5。

所述步骤2）的加工顺序是：步骤a)第一外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、再进行两次车削、三次磨床加工、钳工处理、再进行一次车削、两次磨床加工、最后进行表面精饰；

步骤b)第二外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、四次车削、第二次热处理、再进行一次车削、三次磨床加工、钳工处理、时效热处理、再进行两次车削、再进行两次磨床加工、第一次钳工处理、最后一次磨床加工、第二次钳工处理、最后表面精饰；

步骤c）将第一外圈与第二外圈进行组合、精整加工；

步骤d）内圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、两次磨床加工、一次钳工处理、三次磨床加工、时效热处理、四次磨床加工；

步骤e）将第一外圈、第二外圈组合安装成V形环状轴承组件进行精整磨削，整修该组件的导轨V形面，保证V形面面形及尺寸、形位公差达到要求。

所述步骤3）检测是采用环状V型测量仪，通过测量仪的测量环规比对后，将千分表刻度归零，将测量装置的球头测杆装入加工后的V形环状轴承组件的V形槽内进行尺寸综合误差测量，当旋转工件时形位公差的变化又通过测量仪的活动球形测头杆传导到千分表上。

所述的K、α在材质相同的情况下，温度越高淬硬深度和面积越大K、α取值越大。

所述第一次热处理是对整体进行调制热处理；所述的第二次热处理是对导轨V形面局部进行淬火。

所述的淬火时分别以第一外圈、第二外圈和内圈的外圆和内孔定位，端面夹紧，在高濒淬火机上夹具匀速旋转，当加热到所需温度后，松开机床夹头工件随夹具一同落入淬火介质中。

本发明的有益效果是：本发明通过分析得出的收缩变形量的公式，说明了该类零件的变形是有一定规律可循的，通过该公式克服应力变形，保证加工后淬硬层厚度均匀，以及组合件精整加工最终尺寸的综合测量达到规定要求。同时的对加工工序的调整进一步确保了该组件的加工精度。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

图1是本发明组件中的零部件结构示意图；其中图a为第一外圈、图b为第二外圈、图c为内圈；

图2是控制热处理变形工装图；图a为外圈工装结构示意图；图b为内圈工装结构示意图；

图3是本发明组件组合后的精整加工示意图；

图中：1、第一外圈；2、第二外圈；3、内圈；4、外圈上压板；4、外圈上压板；5、外圈下压板；6、内圈上压板；7、内圈上压板；8、导轨V形面。

具体实施方式

一种高精度V形环状轴承组件的加工方法包括如下步骤：

步骤1）通过热处理收缩变形定量分析确定出V形环状轴承组件的收缩变形量大小；

按照通常的加工工艺，该零件经过车、铣、钳、磨及工序之间的热处理，并按照经验留加工余量,其结果是由于热处理后内外环变形较大，淬硬层往往被磨削掉或淬硬层有效厚度及硬度达不到求。零件合格率低。因此必须对零件热处理的变形量进行定量分析，并以此采取克服变形的具体工艺措施,确定合适的加工余量参数来有效控制最终淬硬层厚度。通过对T10A材料环形零件进行了多次局部热处理淬火试验，其结果通过比对试验分析，它的变形情况是靠近导轨面的收缩变形，外环厚度方向靠近孔附近周边端面的缩凹变形，内环靠近外圆周边端面的缩凹变形外，还有轴向扭曲变形。（见图1）

如该零件孔φ122H8，外圆φ150及斜面方向的变形量分别为0.4~0.8mm、0.6~0.9mm。并且通过对不同尺寸的环状零件大量试验发现，收缩变形是有一定规律可循的并且得出了如下经验公式，其大小与零件的内、外径和厚度及热处理温度有关。其规律为每100mm直径方向变形量为0.9～1.5，轴向为0.4~0.6。

即：△＝d×K+α

K—热变形系数，与材料和热处理温度有关。K的取值范围直径方向0.9~1.45。厚度方向0.35~0.5

α—修正系数，与淬硬层深度和加工工艺方法有关，α的取值范围0.2-0.5。

一般来讲在材质相同的情况下，温度越高淬硬深度和面积越大K、α取值越大。

由于粗加工及淬火后，内圈3、第一外圈1、第二外圈2变形大（见附图1），加工V形面时，如果将余量增大淬硬层增厚，必须将温度升高加热时间延长，零件很可能造成脱碳或淬裂，同时，加工余量太大所产生的热应力及加工变形也比较大。极有可能零件完工后，将部分淬硬层去掉或淬硬层太薄达不到硬度和厚度要求，因此淬火时分别以第一外圈1、第二外圈2和内圈3的外圆和内孔定位，通过外圈上压板4和外圈下压板5将第一外圈1和第二外圈2端面夹紧，通过内圈上压板6和外圈下压板7将内圈3夹紧，在高濒淬火机上夹具匀速旋转，当加热到所需温度后，松开机床夹头工件随夹具一同落入淬火介质中（见图2）。通过大量试验得出的以上方法，工件的热处理变形得到了有效控制，淬火后97％工件的扭曲变形量均在0.15范围内。

通过以上分析，在进行工艺设计时，根据该轴承圈组件的特点，要保证完工后零件精度要求，及淬硬层厚度，必须克服热处理变形和加工应力变形和振动产生的表面波纹和装夹变形。根据淬火变形的大小和方向，关键部位所留加工余量，在精加工后硬度及淬硬层有效厚度是否满足要求等，在确定工艺总方案时，就要将以上因素充分加以考虑。

步骤2）根据V形环状轴承组件精度要求以及步骤1）收缩变形量大小制定各工序间加工余量；控制V形环状轴承组件两个外圈零件斜面的变形量，最后组合加工时，保证达到精整加工的磨削余量和淬硬层最终硬度及厚度要求；

所述步骤2）的加工顺序是：步骤a)第一外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、再进行两次车削、三次磨床加工、钳工处理、再进行一次车削、两次磨床加工、最后进行表面精饰；

步骤b)第二外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、四次车削、第二次热处理、再进行一次车削、三次磨床加工、钳工处理、时效热处理、再进行两次车削、再进行两次磨床加工、第一次钳工处理、最后一次磨床加工、第二次钳工处理、最后表面精饰；

步骤c）将第一外圈与第二外圈进行组合、精整加工；

步骤d）内圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、两次磨床加工、一次钳工处理。、三次磨床加工、时效热处理、四次磨床加工；

步骤e）将第一外圈、第二外圈进行精整磨削，整修导轨V形面，保证V形面面形及尺寸、达到公差要求。（见图3）

所述第一次热处理是对整体进行调制热处理；所述的第二次热处理是对导轨V形面8局部进行淬火。

步骤3）对其组合后精整加工综合误差进行检测：

所述步骤3）检测是采用环状V型测量仪，通过测量仪的测量环规比对后，将千分表刻度归零，将测量装置的球头测杆装入加工后的V形环状轴承组件的V形槽内进行尺寸综合误差测量，当旋转工件时形位公差的变化又通过测量仪的活动球形测头杆传导到千分表上。V形环状轴承组件的结构和环状V型测量仪均为公知技术。

本发明保证加工后淬硬层厚度均匀，以及组合件精整加工最终尺寸的综合测量达到规定要求。同时的对加工工序的调整进一步确保了该组件的加工精度。

Claims (6)

1.一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：它包括如下步骤：步骤1）通过热处理收缩变形定量分析确定出V形环状轴承组件的收缩变形大小；

步骤2）根据V形环状轴承组件精度要求以及步骤1）收缩变形大小制定各工序间加工余量；控制V形环状轴承组件两个外圈零件斜面的尺寸及变形量，最后组合加工时，保证组合后达到精整加工的磨削余量和淬硬层厚度及硬度的要求；

步骤3）对其组合后精整加工综合误差进行检测；

所述步骤1）中V形环状轴承组件的收缩变形量的大小与该组件的内、外径和厚度及热处理温度有关；即：△＝d×K+α；其中，d为组件的加工直径；K—热变形系数，与材料和热处理温度有关，K的取值范围直径方向0.9~1.45，厚度方向0.35~0.5；α—修正系数，与淬硬层深度和加工工艺方法有关，α的取值范围0.2-0.5。

2.根据权利要求1所述的一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：所述步骤2）的加工顺序是：步骤a)第一外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、再进行两次车削、三次磨床加工、钳工处理、再进行一次车削、两次磨床加工、最后进行表面精饰；

步骤b)第二外圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、四次车削、第二次热处理、再进行一次车削、三次磨床加工、钳工处理、时效热处理、再进行两次车削、再进行两次磨床加工、第一次钳工处理、最后一次磨床加工、第二次钳工处理、最后表面精饰；

步骤c）将第一外圈与第二外圈进行组合、精整加工；

步骤d）内圈加工顺序依次为：先锻造、第一次热处理、两次车削、第二次热处理、两次磨床加工、一次钳工处理、三次磨床加工、时效热处理、四次磨床加工；

步骤e）将第一外圈、第二外圈组合安装成V形环状轴承组件进行精整磨削，整修该组件的导轨V形面，保证V形面面形及尺寸、形位公差达到要求。

3.根据权利要求1所述的一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：所述步骤3）检测是采用环状V型测量仪，通过测量仪的测量环规比对后，将千分表刻度归零，将测量装置的球头测杆装入加工后的V形环状轴承组件的V形槽内进行尺寸综合误差测量，当旋转工件时形位公差的变化又通过测量仪的活动球形测头杆传导到千分表上。

4.根据权利要求1所述的一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：所述的K、α在材质相同的情况下，温度越高淬硬深度和面积越大K、α取值越大。

5.根据权利要求2所述的一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：所述第一次热处理是对整体进行调质热处理；所述的第二次热处理是对导轨V形面局部进行淬火。

6.根据权利要求5所述的一种高精度V形环状轴承组件的加工方法，其特征是：所述的淬火是分别以第一外圈、第二外圈和内圈的外圆和内孔定位，端面夹紧，在高濒淬火机上夹具匀速旋转，当加热到所需温度后，松开机床夹头工件随夹具一同落入淬火介质中。