圆柱滚子轴承实体保持架加工工艺改进

2023-11-15曹阳孙慧霖刘伟辛凯

轴承 2023年11期

曹阳,孙慧霖,刘伟,辛凯

(中国航发哈尔滨轴承有限公司,哈尔滨 150027)

随着我国航空发动机事业的不断发展,航空发动机高速、高温、大载荷的工况特点对发动机主轴轴承的精度要求越来越高,保持架作为轴承的重要零件,对其加工精度也提出了更严格的要求。为提高保持架强度,减轻质量,航空发动机主轴轴承多采用40CrNiMoA钢制保持架,以适应高速、高温、大载荷的工作环境,满足发动机主轴轴承与发动机同寿命要求,并提高其使用可靠性[1-5]。本文针对圆柱滚子轴承40CrNiMoA实体保持架原加工工艺中存在的问题,分析原因并提出相应的改进措施。

1 原保持架加工工艺

1.1 保持架结构

某圆柱滚子轴承40CrNiMoA实体保持架结构如图1所示,材料调质后的硬度为33～37 HRC,外径为166.22～166.30 mm,内径为152.50～152.65 mm,且外径面带外台阶,保持架兜孔圆周28等分。

图1 保持架结构简图

1.2 原加工工艺及存在的问题

原保持架加工工艺流程为：粗车成形→ 调质→细车成形→细车第1平面→细车第2平面→细磨外径面→细车内径面→终磨外径面→终车内径面→ 车外台阶→ 打标记→ 钻孔→ 拉方孔 → 铣外台阶爪→去毛刺→ 光饰 → 劈外台阶爪 (形成兜孔锁口)→动平衡→磁粉探伤→清洗→终检→镀银→动平衡→清洗→包装。

该工艺存在以下问题：

1)该实体保持架采用锻件加工,由于原工艺缺少对锻造后40CrNiMoA材料内部缺陷的检测,导致锻造后材料内部缺陷无法被发现,存在质量风险。

2)铣外台阶爪工序经常出现台阶爪厚度差(即S1-S2)不合格(工艺要求S1-S2≤0.08 mm),表明台阶爪厚度加工不均匀,一致性较差。台阶爪厚度差不合格将导致劈外台阶爪工序的兜孔锁口尺寸不合格,即兜孔锁口起不到锁住滚子的作用,易产生掉滚子的问题;也可能出现台阶爪折断,导致产品报废。

3)由于该实体保持架径向壁厚较小,将拉方孔工序安排在终磨外径面、终车内径面、车外台阶工序之后,拉方孔后保持架内、外径面可能产生变形,导致保持架单一平面内、外径变动量可能超差。

2 改进措施

2.1 工艺优化

优化后的工艺流程为：粗车成形→水浸超声探伤→调质→细车成形→细车第1平面→细车第2平面→均磨两平面→细磨外径面→细车内径面→打标记→钻孔→拉方孔→终磨外径面→磨内径面→车外台阶→磨外台阶爪→去毛刺→光饰→劈外台阶爪(形成兜孔锁口)→动平衡→磁粉探伤→清洗→终检→镀银→动平衡→清洗→包装。

工艺优化措施：

1)在粗车成形后增加了水浸超声探伤工序,检测锻造后40CrNiMoA材料的内部缺陷,规避质量隐患,保证保持架毛坯质量合格。

2)为保证保持架外台阶爪厚度加工均匀一致,且外台阶爪厚度差合格,将铣外台阶爪工序改为磨外台阶爪;因保持架平面及内径面是磨外台阶爪的定位基准面,为减少加工散差,增加均磨两平面工序,将两平面平行差控制在0.01 mm以内;终车内径面改为磨内径面,保持架单一平面内径变动量控制在0.015 mm以内,从而保证定位基准面的精度,为磨外台阶爪工序奠定加工基础。

3)将拉方孔工序安排在终磨外径面、磨内径面、车外台阶工序之前,避免拉方孔后保持架内、外径面产生变形。

2.2 磨保持架外台阶爪工序保障措施

2.2.1 工装设计

磨保持架外台阶爪工装由底座、滑板、固定螺丝、定位钩、压板、定位销、螺母M20、螺母M6及轴丝9部分组成,如图2所示。首先将磨保持架外台阶爪工装底座安装在磨床的分度头上,保持架安装在底座的阶梯台阶上,用定位钩夹住保持架的外台阶;然后找准加工位置定位,采用盖板压紧保持架端面,使底座上的定位销顺畅穿过盖板的定位销孔;最后旋紧螺母M20将保持架固定在底座上并抬起定位钩。经过一次装夹即可完成保持架的外台阶爪加工,保证保持架外台阶爪加工的一致性及稳定性。