CN114029711B - 一种轴承套圈组件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承套圈组件加工方法。包括以下步骤：将轴承套圈组件中第二外圈坯料与主推挡圈坯料进行合锻，然后进行粗加工和调质处理；将主推挡圈坯料与第一外圈坯料过盈配合，一同进行低温回火处理；对主推挡圈坯料滚道面进行淬火和磁粉探伤，将合格的主推挡圈坯料与第一外圈坯料过盈配合，再次进行低温回火处理和精加工。本发明将主推挡圈坯料与第二外圈坯料进行合锻，既能避免主推挡圈坯料在单独锻造过程中发生变形开裂，又能保证第二外圈锻件与主推挡圈锻件内部组织的一致性；将第一外圈坯料与主推挡圈坯料过盈配合，将第一外圈坯料作为主推挡圈坯料的固定工装，一同进行热处理或加工，节省工序的同时减少工装的数量，降低生产成本。

Description

一种轴承套圈组件加工方法

技术领域

本发明涉及零件加工技术领域，具体涉及一种轴承套圈组件加工方法。

背景技术

在掘进机主轴承中，包括轴承套圈组件，轴承套圈组件包括具有装配关系的第一外圈、第二外圈和主推挡圈等，当主轴承直径较大时(如直径为4.8m以上)，主推挡圈的壁厚相对其直径非常小，属于典型的薄壁工件，在加工过程中容易发生翘曲变形，其加工质量难以保证；而主推挡圈在主轴承中起着保护密封、防止异物进入主轴承密封区域的功能，若轴承套圈组件特别是主推挡圈的加工质量得不到保证，对掘进机主轴承的力学性能存在不良影响，甚至会导致主轴承失效。

在加工过程中，套圈组件均包括机加工和热处理等步骤，若针对每一个零件均单独加工并设置相应的工装，存在生产工序繁杂，工装数量多，生产成本高的缺点。

综上所述，急需一种轴承套圈组件加工方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种轴承套圈组件加工方法，以解决主推挡圈加工过程中易变形、力学性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种轴承套圈组件加工方法，包括以下步骤：

步骤A：轴承套圈组件包括第一外圈、第二外圈和主推挡圈，锻造时将轴承套圈组件中第二外圈坯料与主推挡圈坯料进行合锻；

步骤B：将步骤A中得到的第二外圈坯料和主推挡圈坯料进行粗加工和调质处理；

步骤C：将主推挡圈坯料与第一外圈坯料过盈配合，一同进行低温回火处理；

步骤D：对步骤C中得到的主推挡圈坯料的滚道面进行淬火和磁粉探伤；

步骤E：对于步骤D中磁粉探伤合格的主推挡圈坯料，将主推挡圈坯料与第一外圈坯料过盈配合，再次进行低温回火处理；

步骤F：对主推挡圈坯料和第一外圈坯料进行精加工。

优选的，所述步骤B中，调质处理时淬火温度为860℃-870℃，采用PAG水溶性淬火液喷淋冷却；淬火完毕后，在500℃-650℃之间高温回火，冷却后使坯料表面30mm-50mm深度范围内硬度达到270HB-320HB。

优选的，所述步骤C中，粗车第一外圈坯料，形成直径D1的配合面，使主推挡圈坯料嵌入直径D1的配合面设置。

优选的，所述步骤D中，对主推挡圈坯料的滚道面进行淬火，使淬硬层硬度达到55HRC-62HRC。

优选的，所述步骤F中，包括以下步骤：

步骤F1：将主推挡圈坯料的滚道面与第一外圈坯料上直径D1的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料的第一端面与外圆周面的精加工；

步骤F2：将第一外圈坯料直径D1的配合面加工成直径D2的配合面，将主推挡圈坯料翻转后，使步骤F1中精加工的外圆周面与直径D2的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料第二端面与滚道面的精加工；其中D1<D2，主推挡圈坯料的滚道面直径小于外圆周面直径。

优选的，所述主推挡圈坯料的滚道面和直径D1的配合面之间的配合公差与主推挡圈坯料的外圆周面和直径D2的配合面之间的配合公差相同。

优选的，所述第一外圈坯料上还设有用于对主推挡圈坯料的端面进行支撑的环形面，所述环形面与直径D1的配合面相邻；或者是，所述环形面与直径D2的配合面相邻。

优选的，所述步骤F1中，还包括将主推挡圈坯料与第一外圈坯料过盈配合，在主推挡圈坯料上加工径向孔。

优选的，一种轴承套圈组件加工方法还包括步骤G：对主推挡圈坯料的滚道面和密封面进行磨削加工，使滚道面粗糙度小于2μm，使密封面粗糙度小于0.8μm。

优选的，一种轴承套圈组件加工方法还包括步骤H：对磨削加工后的主推挡圈成品进行磁粉探伤。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明中，通过将主推挡圈坯料与第二外圈坯料进行合锻，既能避免主推挡圈坯料在锻造过程中发生变形、开裂及组织不均匀，又能保证第二外圈锻件与主推挡圈锻件内部组织的一致性，有利于提升掘进机主轴承的力学性能；在热处理和加工时，将第一外圈坯料与主推挡圈坯料过盈配合，将第一外圈坯料作为主推挡圈坯料的固定工装，一同进行热处理或加工，节省工序的同时，可减少工装的数量，降低生产成本。

(2)本发明中，通过对主推挡圈坯料和第二外圈坯料进行调质处理，调质处理时先进行淬火，再通过高温回火在坯料内部形成回火索氏体，使坯料表面30mm-50mm深度范围内硬度达到270HB-320HB，具有优良的综合力学性能。

(3)本发明中，通过在第一外圈坯料上设置直径为D1或D2的配合面，配合面与环形面组合，对主推挡圈坯料形成全包围式的固定配合，使主推挡圈坯料在加工过程中配合精度高、位置度好，避免在热处理和加工过程中导致主推挡圈坯料翘曲变形。

(4)本发明中，在调质处理后进行低温回火处理，用以消除第一外圈坯料与主推挡圈坯料中因粗车加工而形成的内应力，对主推挡圈坯料进行下一步淬火操作，使主推挡圈坯料冷却至室温后直接进行感应淬火，降低淬火风险，去除主推挡圈坯料内应力的同时提高淬火效率。

(5)本发明中，在对主推挡圈坯料的滚道面进行淬火后，再次进行低温回火处理，低温回火后得到组织主要为回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。通过低温回火减少内应力的同时，可进一步提高主推挡圈坯料中钢的强度和塑性，保持优良的综合力学性能。

(6)本发明中，通过对主推挡圈坯料的滚道面和密封面进行磨削加工，可以提高滚道面和密封面的配合精度。

(7)本发明中，通过两次磁粉探伤，可对加工过程中的零件质量进行把控，避免不合格的坯料或者成品流入下一步骤中。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例步骤A中第二外圈坯料与主推挡圈坯料合锻示意图；

图2是本申请实施例中第一外圈坯料与主推挡圈坯料过盈配合的示意图一；

图3是本申请实施例中第一外圈坯料与主推挡圈坯料过盈配合的示意图二；

图4是本申请实施例中加工后得到的主推挡圈结构示意图；

其中，1、第一外圈坯料，2、第二外圈坯料，3、主推挡圈坯料，3.1、滚道面，3.2、第二端面，3.3、台阶面，3.4、外圆周面，3.5、第一端面，3.6、内圆周面，3.7、密封面，3.8、连接孔，3.9、螺纹孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

参见图1至图4，一种轴承套圈组件加工方法，本实施例应用于掘进机主轴承套圈组件的加工。

一种轴承套圈组件加工方法，包括以下步骤：

步骤A：轴承套圈组件包括第一外圈、第二外圈和主推挡圈，锻造时将轴承套圈组件中第二外圈坯料2与主推挡圈坯料3进行合锻；

参见图1，本实施例中的主推挡圈成品壁厚为40mm，直径为4m，属于典型的薄壁工件，若将主推挡圈坯料3单独锻造，在锻造过程中极易产生翘曲变形，且无法保证轴承套圈组件内部组织的一致性，不利于提升掘进机主轴承的力学性能。

由于第二外圈成品的内径与主推挡圈成品的外径不存在干涉，可将第二外圈坯料2和主推挡圈坯料3进行合锻，合锻后进行冲孔、切削等操作，将第二外圈坯料2和主推挡圈坯料3分离，既能避免主推挡圈坯料3在锻造过程中发生翘曲变形，又能保证第二外圈锻件与主推挡圈锻件内部组织的一致性，提升掘进机主轴承的力学性能。

步骤B：将步骤A中得到的第二外圈坯料2和主推挡圈坯料3进行粗加工和调质处理；

调质处理包括淬火处理和高温回火，调质处理时淬火温度为860℃-870℃，采用PAG(聚烷撑乙二醇)水溶性淬火液喷淋冷却；淬火完毕后，在500℃-650℃之间高温回火，然后在空气中冷却20小时，冷却后使坯料表面30mm-50mm深度范围内硬度达到270HB-320HB。

由于锻造后得到的第二外圈坯料2和主推挡圈坯料3属于中碳结构钢，在使用过程中要求具有较高的强度，且能承受冲击和交变载荷，需要对第二外圈坯料2和主推挡圈坯料3进行调质处理，高温回火后得到的回火组织为回火索氏体，坯料表面30mm-50mm深度范围内硬度达到270HB-320HB时，具有优良的综合力学性能。将第二外圈坯料2制成第二外圈成品，便于进行后续主轴承装配。

步骤C：将主推挡圈坯料3与第一外圈坯料1过盈配合，一同进行低温回火处理；

将第一外圈坯料1按照现有工艺进行锻造及加工后，对第一外圈坯料1和主推挡圈坯料3进行粗车加工，首先对主推挡圈坯料3进行粗加工，将主推挡圈坯料3的第一端面3.5、第二端面3.2、外圆周面3.4、台阶面3.3和滚道面3.1加工至留有3mm加工余量，再对第一外圈坯料1的内圈进行粗车加工，形成直径D1的配合面，单边留有1mm余量，使主推挡圈坯料3的滚道面3.1嵌入直径D1的配合面设置，如图2所示。第一外圈坯料1上还设有用于对主推挡圈坯料3的端面进行支撑的环形面，环形面与直径D1的配合面相邻，用于对主推挡圈坯料3进行轴向支撑。通过配合面和环形面组合形成对主推挡圈坯料3的全包围式固定，避免主推挡圈坯料3在加工过程中发生变形。

将第一外圈坯料1与主推挡圈坯料3按图2所示方式过盈配合后，将第一外圈坯料1与主推挡圈坯料3整体放入回火装置中进行低温回火处理，用以消除第一外圈坯料1与主推挡圈坯料3中因粗车加工而形成的内应力，回火温度为170℃，在空气中冷却至30℃后，对主推挡圈坯料3进行下一步淬火操作。

步骤D：对步骤C中得到的主推挡圈坯料3的滚道面3.1进行淬火和磁粉探伤；

将主推挡圈坯料3从第一外圈坯料1中取出，对滚道面3.1进行淬火：在温度为980℃的环境下，对主推挡圈坯料3的滚道面3.1进行淬火(可采用感应淬火等方式)，并采用PAG水溶性淬火液喷淋冷却，使淬硬层硬度达到55HRC-62HRC。

淬火后，需对主推挡圈坯料3进行无损探伤，确认主推挡圈坯料3上是否存在裂纹；对滚道面3.1的淬火区域进行100％磁粉探伤，若不存在裂纹等缺陷，则代表主推挡圈坯料3合格，进入下一步操作。

步骤E：对于步骤D中磁粉探伤合格的主推挡圈坯料，将主推挡圈坯料3与第一外圈坯料1按照图2所示方式过盈配合，再次进行低温回火处理，回火温度为170℃，保温4小时后在空气中将坯料冷却至室温；

在对主推挡圈坯料3的滚道面3.1淬火后立即低温回火，是由于淬火后在淬火区形成马氏体或马氏体加残余奥氏体，并且钢中应力很大，马氏体和残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态，低温回火促进组织向稳定状态转化，以消除或减少内部应力，防止变形或开裂，并获得稳定的组织和所需的力学性能。低温回火后得到组织主要为回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。通过低温回火减少内应力的同时，可进一步提高主推挡圈坯料3中钢的强度和塑性，保持优良的综合力学性能。

步骤F：对主推挡圈坯料3和第一外圈坯料1进行精加工，包括以下步骤：

步骤F1：将主推挡圈坯料3的滚道面3.1与第一外圈坯料1上直径D1的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料3的第一端面3.5与外圆周面3.4的精加工；

然后在主推挡圈坯料3的外圆周面3.4上加工径向孔，本实施例中，径向孔包括沿外圆周面3.4均布的连接孔3.8，还包括螺纹孔3.9；加工时配作第一外圈采用万向钻加工径向孔，具有定位精度高、同轴度好的优点，加工得到的连接孔3.8位置度直径0.5mm。

步骤F2：将第一外圈坯料1直径D1的配合面加工成直径D2的配合面，将主推挡圈坯料3翻转后，使步骤F1中精加工的外圆周面3.4与直径D2的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料3第二端面3.1与滚道面3.1的精加工，此时环形面与直径D2的配合面相邻，如图3所示；其中D1<D2，主推挡圈坯料3的滚道面3.1直径小于外圆周面3.4直径；所述主推挡圈坯料3的滚道面3.1和直径D1的配合面之间的配合公差与主推挡圈坯料3的外圆周面3.4和直径D2的配合面之间的配合公差相同。

步骤F3：在主推挡圈坯料3上加工台阶面3.3、内圆周面3.6和密封面3.7。

一种轴承套圈组件加工方法还包括步骤G：对主推挡圈坯料3的滚道面3.1和密封面3.7进行磨削加工，使滚道面3.1粗糙度小于2μm，使密封面3.7粗糙度小于0.8μm，用以提高滚道面3.1和密封面3.7的配合精度。对第一外圈坯料1进行精加工，使第一外圈成品与主推挡圈成品之间的配合间隙为0.1mm-0.3mm。

一种轴承套圈组件加工方法还包括步骤H：对磨削加工后的主推挡圈成品进行磁粉探伤，由于磨削加工易导致主推挡圈成品表面产生磨削裂纹，在进行主轴承装配前需再次进行磁粉探伤，确保主推挡圈成品上不存在缺陷，避免影响主轴承的力学性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：轴承套圈组件包括第一外圈、第二外圈和主推挡圈，锻造时将轴承套圈组件中第二外圈坯料(2)与主推挡圈坯料(3)进行合锻；

步骤B：将步骤A中得到的第二外圈坯料(2)和主推挡圈坯料(3)进行粗加工和调质处理；

步骤C：将主推挡圈坯料(3)与第一外圈坯料(1)过盈配合，一同进行低温回火处理；

步骤D：对步骤C中得到的主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)进行淬火和磁粉探伤；

步骤E：对于步骤D中磁粉探伤合格的主推挡圈坯料(3)，将主推挡圈坯料(3)与第一外圈坯料(1)过盈配合，再次进行低温回火处理；

步骤F：对主推挡圈坯料(3)和第一外圈坯料(1)进行精加工。

2.根据权利要求1所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述步骤B中，调质处理时淬火温度为860℃-870℃，采用PAG水溶性淬火液喷淋冷却；淬火完毕后，在500℃-650℃之间高温回火，冷却后使坯料表面30mm-50mm深度范围内硬度达到270HB-320HB。

3.根据权利要求1所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述步骤C中，粗车第一外圈坯料(1)，形成直径D1的配合面，使主推挡圈坯料(3)嵌入直径D1的配合面设置。

4.根据权利要求1所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述步骤D中，对主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)进行淬火，使淬硬层硬度达到55HRC-62HRC。

5.根据权利要求3所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述步骤F中，包括以下步骤：

步骤F1：将主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)与第一外圈坯料(1)上直径D1的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料(3)的第一端面(3.5)与外圆周面(3.4)的精加工；

步骤F2：将第一外圈坯料(1)直径D1的配合面加工成直径D2的配合面，将主推挡圈坯料(3)翻转后，使步骤F1中精加工的外圆周面(3.4)与直径D2的配合面过盈配合，进行主推挡圈坯料(3)第二端面(3.2)与滚道面(3.1)的精加工；其中D1<D2，主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)直径小于外圆周面(3.4)直径。

6.根据权利要求5所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)和直径D1的配合面之间的配合公差与主推挡圈坯料(3)的外圆周面(3.4)和直径D2的配合面之间的配合公差相同。

7.根据权利要求5所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述第一外圈坯料(1)上还设有用于对主推挡圈坯料(3)的端面进行支撑的环形面，所述环形面与直径D1的配合面相邻；或者是，所述环形面与直径D2的配合面相邻。

8.根据权利要求5所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，所述步骤F1中，还包括将主推挡圈坯料(3)与第一外圈坯料(1)过盈配合，在主推挡圈坯料(3)上加工径向孔。

9.根据权利要求1所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，还包括步骤G：对主推挡圈坯料(3)的滚道面(3.1)和密封面(3.7)进行磨削加工，使滚道面(3.1)粗糙度小于2μm，使密封面(3.7)粗糙度小于0.8μm。

10.根据权利要求9所述的一种轴承套圈组件加工方法，其特征在于，还包括步骤H：对磨削加工后的主推挡圈成品进行磁粉探伤。

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