CN106378581B - 弹簧轴承内、外圈精密加工工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

一种弹簧轴承内、外圈精密加工工艺及装置，用于连铸生产线扇形段分节辊内弹簧轴承内、外圈的加工。内、外圈由高性能弹簧方钢绕成，精密加工工艺包括内、外圈毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工；内、外圈毛坯定型工艺包括挤压、绕制、热处理、校正及定型；内、外圈粗磨削加工工艺包括内、外圈的外圆粗磨削、内圆粗磨削、车削定长、时效处理；内、外圈精磨削加工工艺包括内、外圈的外圆半精磨削、内圆精磨削、外圆精磨削、光饰处理；精密加工装置包括模具、芯轴、夹紧工装、精密定位套、精密芯轴一、精密芯轴二。本发明可实现弹簧轴承内、外圈的精加工，轴承壁厚差达到0.01，粗糙度达Ra0.4,从而提高了弹簧轴承精度及分节辊的使用寿命。

Description

弹簧轴承内、外圈精密加工工艺及装置
技术领域
本发明涉及精密机械加工技术领域，具体说是一种弹簧轴承内、外圈精密加工工艺及装置。
背景技术
弹簧轴承是用于连铸生产线扇形段分节辊内的一种轴承，分节辊直接与刚凝固的热钢坯接触，受蒸汽氧化和热龟裂的复合作用，要求辊子在高温状态下耐磨性、耐疲劳性好，性能稳定。对于连铸辊内部弹簧轴承的选用，则有特殊性能要求。
目前，弹簧轴承本身结构特殊，此种轴承内、外圈上均有贮存润滑脂和污物的螺旋槽，非常有利于润滑和排除垃圾，轴承内、外圈为弹簧钢卷制，弹性好，无定位平面，壁厚薄。其精加工主要设备是普通车床、内圆磨床及外圆磨床，但用此类设备加工的弹簧轴承，存在以下不足：
1、专业性强：主要用于加工通用轴承的内、外圈；
2、常规轴承内、外圈的加工工艺：车加工—热处理—粗磨内、外圈的两端平面—粗磨内、外圈的外圆—粗磨内、外圈的内圆—时效处理—超精磨内、外圈的外圆—超精磨内、外圈的内圆—超精磨内、外圈的两端平面。
由于弹簧轴承端面是1/2面，且有弹性，无法加工成基准面，因此加工工艺无法满足弹簧轴承内、外圈的加工。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种弹簧轴承内、外圈精密加工工艺及装置，以提高弹簧轴承的加工精度及使用寿命，进而提高分节辊的使用寿命。
为实现上述发明目的，本发明包括内、外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工；
所述内圈的毛坯定型工艺包括挤压、绕制、热处理、校正及定型；挤压：将圆钢用两辊矫直机压扁，再经过模具将压扁后的矩形钢挤压成所需矩形钢，两外倒角大，两内倒角小，在普通车床的工装上绕制时倒角大朝内，倒角小朝外；绕制：在三爪卡盘上夹紧芯轴，将矩形钢的一端插入芯轴台阶处的方形槽处，将芯轴的转速调到10转/分种，矩形钢用夹紧工装固定，将弹簧轴承的内圈绕制成型；热处理：对绕制后的内圈进行淬火处理，温度为850℃±20℃, 淬火后进行油冷处理，再进行回火处理，温度为500℃±50℃；校正及定型：将热处理后内圈固定在芯轴上进行热校正，使其变形量在0.2mm以内；根据所需长度进行测量定长，用切割机截断，打磨内圈的平面毛刺；
所述内圈的粗磨削加工工艺包括内圈的外圆粗磨削、内圆粗磨削、车削定长、时效处理；外圆粗磨削：将内圈在无心外圆磨床上磨削外圆，椭圆度≤0.05；内圆粗磨削：将内圈过盈2mm固定在精密定位套中，使内圈与精密定位套结合为一体，精密定位套的外圆和内圆必须经过精密加工，形位公差达0.01以内，然后在内圆磨床上，采用无心夹具定位，以内圈的端面和外圆定位，磨削内圈的内圆，控制其形位公差在0.01mm以内；车削定长：根据要求，使内圈在自然状态下总长符合要求，将内圈断面内外倒角车到要求，横截面切磨达30°；时效处理：将产品放入140-160°C退火炉中，加热4小时，消除内部应力，减少变形，为后序做准备；
所述内圈精磨削加工工艺包括内圈的外圆半精磨削、内圆精磨削、外圆精磨削、光饰处理；外圆半精磨削：将内圈通过过盈配合固定在精密芯轴一上，精密磨削内圈的外圆，控制形位公差达到0.01mm内；内圆精磨削：将内圈过盈2mm固定在精密定位套一中，使内圈与精密定位套一结合为一体，在无心夹具上，以内圈的端面和外圆定位，精密磨削内圈的内圆，控制其形位公差在0.01mm内；外圆精磨削：将内圈过盈1mm固定在精密芯轴二上，精密磨削内圈的外圆，控制其自然状态下壁厚差达0.005mm內，形位公差达0.005mm内；光饰处理：将内圈装入光饰机中，处理四小时，打磨表面尖角，同时提高表面粗糙度；
所述外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工工艺与上述内圈加工工艺相同。
所述弹簧轴承内、外圈的材料为50CrVA。
本发明精密加工装置包括模具、芯轴、夹紧工装、精密定位套、精密定位套一、精密芯轴一、精密芯轴二；
所述模具由三个带有矩形孔的圆柱体组成，硬质合金材质，三个圆柱体的矩形孔尺寸由大到小，矩形钢经过模具拉制成所需形状；
所述芯轴为阶梯形轴结构，中间的凸台两端为圆柱形结构，三爪卡盘夹紧芯轴的一端，另一端靠近凸台的圆柱面上开有方形槽；
所述夹紧工装是由五个滚轮夹紧钢带，五个滚轮可上下移动调整，滚轮固定在夹板上，夹板固定在车床刀架上；
所述精密定位套是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈的外圆与阶梯形孔的大孔配合；
所述精密芯轴一为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈的内圆过盈配合，内圈的端面定位在大圆柱一侧的台阶处；
所述精密定位套一是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈的外圆与阶梯形孔的大孔配合；
所述精密芯轴二为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈的内圆过盈配合。
本发明与现有技术相比，利用弹簧特性，采用过盈配合方式固定，实现弹簧轴承内、外圈的精加工，轴承壁厚差达到0.01内，粗糙度达Ra0.4,从而提高了弹簧轴承的精度及分节辊的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的加工工艺流程图。
图2是图1中挤压工序简图。
图3是图1中绕制工序简图。
图4是图1中绕制工序的夹紧工装的结构简图。
图5是图1中内圆粗磨削的精密定位套的结构简图。
图6是图1中内圆精磨削的精密定位套二的结构简图。
图7是图1中外圆半精磨削的精密芯轴一的结构简图。
图8是图1中外圆精磨削的精密芯轴二的结构简图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明加工工艺包括内、外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工。
本发明弹簧轴承内、外圈的材料为圆形线材50CrVA，具有良好的力学性能和工艺性能，淬透性较高，加入钒使钢的晶粒细化，降低过热敏感性，提高了强度和韧性，具有高的疲劳强度，屈服比也较高。
所述内圈的毛坯定型工艺包括挤压、绕制、热处理、校正及定型。挤压：将圆钢用两辊矫直机1压扁，再经过模具2将压扁后的矩形钢挤压成所需矩形钢，两外倒角大，两内倒角小，在普通车床的工装上绕制时倒角大朝内，倒角小朝外，为了弹簧轴承工作时内部污垢能顺利从中排出。绕制：在三爪卡盘3上夹紧芯轴4，将矩形钢的一端插入芯轴4台阶处的方形槽6处，将芯轴4的转速调到10转/分种，矩形钢用夹紧工装7固定，将弹簧轴承的内圈绕制成型。热处理：对绕制后的内圈5进行淬火处理，温度为850℃±20℃, 淬火后进行油冷处理，再进行回火处理，温度为500℃±50℃。校正及定型：将热处理后内圈5固定在芯轴4上进行热校正，使其变形量在0.2mm以内；根据所需长度进行测量定长，用切割机截断，打磨内圈5的平面毛刺。
所述内圈的粗磨削加工工艺包括内圈5的外圆粗磨削、内圆粗磨削、车削定长、时效处理。外圆粗磨削：将内圈5在无心外圆磨床上磨削外圆，椭圆度≤0.05。内圆粗磨削：将内圈5过盈2mm固定在精密定位套9中，使内圈5与精密定位套9结合为一体，精密定位套9的外圆和内圆必须经过精密加工，形位公差达0.01以内，然后在内圆磨床上，采用无心夹具定位，以内圈5的端面和外圆定位，磨削内圈5的内圆，控制其形位公差在0.01mm以内。车削定长：根据要求，使内圈5在自然状态下总长符合要求，将内圈5断面内外倒角车到要求，横截面切磨达30°。时效处理：将产品放入140-160°C退火炉中，加热4小时，消除内部应力，减少变形，为后序做准备。
所述内圈精磨削加工工艺包括内圈5的外圆半精磨削、内圆精磨削、外圆精磨削、光饰处理。外圆半精磨削：将内圈5通过过盈配合固定在精密芯轴一10上，精密磨削内圈5的外圆，控制形位公差达到0.01mm内。内圆精磨削：将内圈5过盈2mm固定在精密定位套一11中，使内圈5与精密定位套一11结合为一体，在无心夹具上，以内圈5的端面和外圆定位，精密磨削内圈5的内圆，控制其形位公差在0.01mm内。外圆精磨削：将内圈5过盈1mm固定在精密芯轴二12上，精密磨削内圈5的外圆，控制其自然状态下壁厚差达0.005mm內，形位公差达0.005mm内。光饰处理：将内圈5装入光饰机中，处理四小时，打磨表面尖角，同时提高表面粗糙度。
本发明的精密加工装置包括模具2、芯轴4、夹紧工装7、精密定位套9、精密定位套一11、精密芯轴一10、精密芯轴二12。
所述模具2由三个带有矩形孔的圆柱体组成，硬质合金材质，三个圆柱体的矩形孔尺寸由大到小，矩形钢经过模具2拉制成所需形状。
所述芯轴4为阶梯形轴结构，中间的凸台两端为圆柱形结构，三爪卡盘3夹紧芯轴4的一端，另一端靠近凸台的圆柱面上开有方形槽6。
所述夹紧工装7是由五个滚轮13夹紧钢带，五个滚轮13可上下移动调整，滚轮13固定在夹板上，夹板固定在车床刀架上。
所述精密定位套9是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈5的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈5的外圆与阶梯形孔的大孔配合。
所述精密芯轴一10为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈5的内圆过盈配合，内圈5的端面定位在大圆柱一侧的台阶处。
所述精密定位套一11是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈5的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈5的外圆与阶梯形孔的大孔配合。
所述精密芯轴二12为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈5的内圆过盈配合。
本发明外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工工艺及装置与上述内圈加工工艺及装置相同。

Claims (3)

1.一种弹簧轴承内、外圈精密加工工艺，其特征在于：该精密加工工艺包括：内、外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工；
所述内圈的毛坯定型工艺包括挤压、绕制、热处理、校正及定型；挤压：将圆钢用两辊矫直机（1）压扁，再经过模具（2）将压扁后的矩形钢挤压成所需矩形钢，两外倒角大，两内倒角小，在普通车床的工装上绕制时倒角大朝内，倒角小朝外；绕制：在三爪卡盘（3）上夹紧芯轴（4），将矩形钢的一端插入芯轴（4）台阶处的方形槽处，将芯轴（4）的转速调到10转/分种，矩形钢用夹紧工装（7）固定，将弹簧轴承的内圈绕制成型；热处理：对绕制后的内圈（5）进行淬火处理，温度为850℃±20℃, 淬火后进行油冷处理，再进行回火处理，温度为500℃±50℃；校正及定型：将热处理后内圈（5）固定在芯轴（4）上进行热校正，使其变形量在0.2mm以内；根据所需长度进行测量定长，用切割机截断，打磨内圈（5）的平面毛刺；
所述内圈的粗磨削加工工艺包括内圈（5）的外圆粗磨削、内圆粗磨削、车削定长、时效处理；外圆粗磨削：将内圈（5）在无心外圆磨床上磨削外圆，椭圆度≤0.05；内圆粗磨削：将内圈（5）过盈2mm固定在精密定位套（9）中，使内圈（5）与精密定位套（9）结合为一体，精密定位套（9）的外圆和内圆必须经过精密加工，形位公差达0.01以内，然后在内圆磨床上，采用无心夹具定位，以内圈（5）的端面和外圆定位，磨削内圈（5）的内圆，控制其形位公差在0.01mm以内；车削定长：根据要求，使内圈（5）在自然状态下总长符合要求，将内圈（5）断面内外倒角车到要求，横截面切磨达30°；时效处理：将产品放入140-160°C退火炉中，加热4小时，消除内部应力，减少变形，为后序做准备；
所述内圈精磨削加工工艺包括内圈（5）的外圆半精磨削、内圆精磨削、外圆精磨削、光饰处理；外圆半精磨削：将内圈（5）通过过盈配合固定在精密芯轴一（10）上，精密磨削内圈（5）的外圆，控制形位公差达到0.01mm内；内圆精磨削：将内圈(5)过盈2mm固定在精密定位套一(11)中，使内圈(5)与精密定位套一(11)结合为一体，在无心夹具上，以内圈(5)的端面和外圆定位，精密磨削内圈(5)的内圆，控制其形位公差在0.01mm内；外圆精磨削：将内圈(5)过盈1mm固定在精密芯轴二（12）上，精密磨削内圈(5)的外圆，控制其自然状态下壁厚差达0.005mm內，形位公差达0.005mm内；光饰处理：将内圈(5)装入光饰机中，处理四小时，打磨表面尖角，同时提高表面粗糙度；
所述外圈的毛坯定型、粗磨削加工及精磨削加工工艺与上述内圈加工工艺相同。
2.根据权利要求1所述的弹簧轴承内、外圈精密加工工艺，其特征在于：所述弹簧轴承内、外圈的材料为50CrVA。
3.一种用于权利要求1所述的弹簧轴承内、外圈精密加工工艺的装置，其特征在于：该精密加工装置包括模具（2）、芯轴（4）、夹紧工装（7）、精密定位套（9）、精密定位套一(11)、精密芯轴一（10）、精密芯轴二（12）；
所述模具（2）由三个带有矩形孔的圆柱体组成，硬质合金材质，三个圆柱体的矩形孔尺寸由大到小，矩形钢经过模具（2）拉制成所需形状；
所述芯轴（4）为阶梯形轴结构，中间的凸台两端为圆柱形结构，三爪卡盘（3）夹紧芯轴（4）的一端，另一端靠近凸台的圆柱面上开有方形槽（6）；
所述夹紧工装（7）是由五个滚轮（13）夹紧钢带，五个滚轮（13）可上下移动调整，滚轮（13）固定在夹板上，夹板固定在车床刀架上；
所述精密定位套（9）是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈(5)的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈(5)的外圆与阶梯形孔的大孔配合；
所述精密芯轴一（10）为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈（5）的内圆过盈配合，内圈（5）的端面定位在大圆柱一侧的台阶处；
所述精密定位套一（11）是带内阶梯形孔的圆柱体，内圈(5)的端面定位在内阶梯形孔的大孔与小孔之间的阶梯处，内圈(5)的外圆与阶梯形孔的大孔配合；
所述精密芯轴二（12）为阶梯形轴结构，中部大圆柱与内圈（5）的内圆过盈配合。
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