高精度轴承紧定套加工方法
专利汇可以提供高精度轴承紧定套加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高 精度 轴承 紧定套加工方法，包括以下步骤：(1)消除 工件 内应 力 退火 ；(2)加工基准面；(3)用 车床 车液压自动卡盘卡爪；(4)调整液压油缸的卡紧力，消除 主轴 游隙，能保证切削，油缸卡紧力是通过液压油箱内的溢流 阀 和 液压阀 调整，油压从1帕至4帕范围；(5)采用机卡可转位刀具，刀片材料1/T15， 碳 化 钛 涂层，正前 角 r＝10°-15°，后角α＝5°-8°，副偏角ф＝15°；(6)工件采用架四工位加工。配套本发明高精度轴承紧定套、轴承运转平稳，无振动噪音，轴承使用寿命平均可以提高30%-100%。，下面是高精度轴承紧定套加工方法专利的具体信息内容。
1、一种高精度轴承紧定套加工方法，其特征是：包括以下步骤
(1)消除工件内应力退火：
将待加工的无缝钢管毛坯放入井式电阻炉内，升温至650℃-800℃，保 温1-2小时，随炉冷却至200℃以下出炉；
(2)加工基准面：
用车床刀具加工基准面使基准面的不圆度≤0.03；
(3)用车床车液压自动卡盘卡爪：
使三个卡爪的卡紧面直径车削至小于被夹工件直径0.1mm，采用软爪， 三个软卡爪的弧面长度不小于基准面周长的1/3；
(4)调整液压油缸的卡紧力，消除主轴游隙，能保证切削，油缸卡紧力是通 过液压油箱内的溢流阀和液压阀调整，油压从1帕至4帕范围；
(5)采用机卡可转位刀具，刀片材料1/T15，碳化钛涂层，正前角r＝10°-15°， 后角α＝5°-8°，副偏角φ＝15°；
(6)工件的加工顺序：
数控机床自动刀架四工位加工顺序如下：
①工位：车端面：两次走刀，粗车一次，精车一次
②工位：粗车内径：二次走刀
③工位：车外锥面：二次走刀，粗车一次，精车一次
④工位：精车内径：一次走刀。
技术领域：
本发明属于机械基础零部件的金属切削加工技术领域，尤其涉及一种高精 度轴承紧定套加工方法。
背景技术
滚动轴承属于互换性机械基础零部件，其内径、外径、游隙精度要求很 高，所以与之配套应用的紧定套精度也必须很高。
国内第一家生产轴承紧定套的专业厂家。豫西轴承厂紧定套分厂成立于 一九八三年，当年产量只有一万套左右，随着我国机械工业的发展，至目前 全国大约有紧定套专业生产厂家50多户，产量大约在500万套左右，产值大 约7000万元左右。
国内现有加工工艺方法如下：毛坯采用无缝钢管；外锥面和内径均采用 普车床或数控车床、粗车；之后用磨床粗磨，精磨外锥面和内径的加工工艺 方法。
现行工艺方法的优点是表面光洁度高，可以达到Ra≤0.8，满足国标要求， 最大的缺点是不能加工高精度要求的产品，影响紧定套性能和寿命的关键项 目壁厚差KD0，只能达到国标要求，即KD0≤0.03。而国标精度标准只能满足 速度低，精度不高，负荷小的机械设备要求，对于像风机行业、压缩机行业、 高精度的纺织机械等，转速高，负荷大，精度高，就必须配套高精度轴承紧 定套产品。目前，我国高精度轴承紧定套产品全部从国外进口，主要进口瑞 典SKF品牌产品、德国FAG品牌、日本NSK品牌等，目前本发明技术生产的 SHFC品牌产品，其精度完全达到SKF品牌水平，其强度、抗蚀性能方面大大 超过SKF品牌水平。
一、高精度轴承紧定套加工的技术难点：
1、卡紧变形
如图1所示，产品型号A213，产品属于薄壁衬套，螺纹底部厚度只有1.42mm， 锥面大端处厚度为3.58mm，选用无缝管毛坯，型号为ф70*6，所以要保证正常 切削，机床三爪卡盘就必须卡牢，卡紧力越大，变形量就越大。加工完成卸 下工件，消除了卡紧力，变形又复原了，所以加工的精度就变了。
2、机床主轴轴承必要的径向游隙
机床主轴的轴承是很精密的，一般选用P4、P2级精度，圆柱滚子轴承的 径向游隙(CN)标准是，尺寸段100-120，游隙最小0.05，最大0.09
因为主轴轴承存在径向游隙，切削时，切削力作用，主轴旋转中心就必 须产生位移量，加工工件的壁厚差值就是主轴中心位移量的2倍，即产品壁 厚差值＝2*主轴偏移量。
3、切削力造成工件旋转中心的偏移变形量
机床三爪卡盘用螺钉固定在主轴短圆锥轴端上，管料毛坯装卡在卡盘上， 相当于一个悬壁梁，是一个弹性系统，因此，金属切削产生的径向力必然使 得工件的旋转中心偏移，其偏移量与切削力大小成正比，加工零件产生的壁 厚差是工件偏移量的2倍。不难看出，如果工件整个系统是刚性的，工件的 旋转中心也是不变的，这样才能加工出壁厚差为“0”的产品。圆锥面和内孔 面的不圆度为“0”的理想产品，这是最理想的状态，实际是不可能的，我们 要做的工作就是创造接近理想状态的加工条件，只有这样加工产品的精度才 会接近理想的状态，达到高精度水平。
发明内容
本发明的技术方案是：一种高精度轴承紧定套加工方法，包括以下步骤 (1)消除工件内应力退火：
将待加工的无缝钢管毛坯放入井式电阻炉内，升温至650℃-800℃，保 温1-2小时，随炉冷却至200℃以下出炉；
(2)加工基准面：
用车床刀具加工基准面使基准面的不圆度≤0.03；
(3)用车床车液压自动卡盘卡爪：
使三个卡爪的卡紧面直径车削至小于被夹工件直径0.1mm，采用软爪， 三个软卡爪的弧面长度不小于基准面周长的1/3；
(4)调整液压油缸的卡紧力，消除主轴游隙，能保证切削，油缸卡紧力是通 过液压油箱内的溢流阀和液压阀调整，油压从1帕至4帕范围；
(5)采用机卡可转位刀具，刀片材料1/T15，碳化钛涂层，正前角r＝10°-15°， 后角α＝5°-8°，副偏角ф＝15°；
(6)工件的加工顺序：
数控机床自动刀架四工位加工顺序如下：
①工位：车端面：两次走刀，粗车一次，精车一次
②工位：粗车内径：二次走刀
③工位：车外锥面：二次走刀，粗车一次，精车一次
④工位：精车内径：一次走刀
本发明具有很大的经济效益和社会效益：
1、目前我国纺机行业、风机行业、压缩机行业等高速度大负荷轴承配套 的紧定套，全部是从国外进口的，每年进口的数量不算多，大约在4000万元 左右，但价值很高，价格一般均超过国产普通产品的7-10倍，以无锡达凯印 染机械有限公司配套的AH3222退卸衬套为例，进口瑞典SKF品牌产品单价 560元/套，而我国的产品售价78元/套。进口SKFH309紧定套产品价格75 元/套。而我国产品售价7.7元/套。
2、完全可以替代传统老的工艺方法，省掉粗磨外锥面；精磨内径；精磨 外锥面三道工序，可以降低成本15％左右。
3、配套高精度轴承紧定套、轴承运转平稳，无振动噪音，轴承使用寿命 平均可以提高30％-100％。
附图说明
图1为高精度轴承紧定套结构示意图，
图2为车基准面图，
图3为自动卡盘卡爪卡紧工件图，
图4为调整液压油缸的卡紧力消除主轴游隙局部原理图。
具体实施方式
本发明总的工艺方法，采用数控机床一次装卡成型工艺。 以加工H318为例，如图2所示选用管料毛坯，管料外径ф95，内径ф76，宽 度B1＝68
本发明的加工方法如下：
1、消除内应力退火：
30KW井式电阻炉，升温730℃，保温1.5小时，随炉冷却至200℃以下出炉。
2、加工基准面：如图2所示
ф93+0.1基准面不圆度≤0.03
3、车液压自动卡盘卡爪：三个卡爪的车削直径ф92-0.1，采用软爪，三个 软卡爪的弧面长度不小于基准面周长的1/3，加H318型号不小于33mm， 卡持长度22mm。
从图3中可以看出，工件8的卡紧基准面ф93必须首先加工满足一定要求， 不圆度≤0.03，液压卡盘三个软爪I、II、III也要车到满足要求，不圆度≤ 0.1，而直径车至ф92，小于工件基准面直径，这样由原卡盘上的三爪三点A 卡紧工件而变成本发明卡盘三爪六点(1、2、3、4、5、6)卡紧工件，相同 的卡紧力，工件变形量减少一倍，而且变形量均等，这是保证工件加工达到 高精度形位公差要求的技术保证，也就是说工件卡紧基准面不圆，卡爪的三 个卡紧面不圆，都不能加工出高精度的产品。目前国内专业生产轴承紧定套 企业，都是不加工基准面，而是无缝钢管毛面直接卡紧加工，而卡紧方式是 三爪卡盘手工卡紧办法，卡紧力无法控制，卡紧面很窄，工件变形很大，因 而加工产品形位公差精度很低。
4.调整液压油缸的卡紧力，消除主轴游隙，能保证切削，卡紧力越小越好。
从图4中可知，卡紧油缸给主轴14向后端一个拉力p，就使得床头箱10 中的轴承内套13的内沟道右侧弧面把钢球12紧紧压在轴承外套11左沟道弧 面上，达到消除轴承旋转游隙的目的。CAK6150Dj机床主轴应用的轴承型号 为7019AC.P5级，单列角接触球轴承α角25°，油缸卡紧力是通过液压油箱内 的溢流阀和液压阀调整，油压从1帕至4帕范围。
5、采用机卡可转位刀具，刀片材料1/T15，碳化钛涂层，正前角r＝10°-15°，后 角α＝5°-8°，副偏角ф＝15°
6、合理的加工顺序：
数控机床自动刀架四工位加工顺序如下：
①工位：车端面：两次走刀，粗车一次，精车一次
②工位：粗车内径：二次走刀
③工位：车外锥面：二次走刀，粗车一次，精车一次
④工位：精车内径：一次走刀
精车外锥面切削用量如下：切削深度t＝0.1；精车内径切削用量如下：切 削深度t＝0.1，因为选用的切削用量很小，所以切削力也很小，主轴旋转中心 几乎不产生位移量，这是加工产品获得0.003这样好的壁厚差的重要因素，也 就是说，主轴旋转中心的偏移量≤0.0015，否则是不可能得到这样的壁厚差精 度水平。
按以上加工方法加工的产品全部是高精度产品，全部达到表(2)精度水 平。
五、高精度轴承紧定套，即本专利SHFC品牌产品达到的精度水平：
轴承紧定套产品国家标准：JB/T7919.2-1999neq ISO2982-1：1995 下表所列紧定套内径、螺纹、圆锥直径的公差及圆锥表面的径向跳动。
表1
国家标准 μm
表2
本专利技术生产的SHFC品牌出厂标准 μm
表列符号：
d1：紧定衬套公称内径
Δd1mp：紧定衬套单一平面平均内径偏差
Vd1mp：紧定衬套内径变动量
ΔD1S：紧定衬套圆锥大端直径偏差
VDOP：紧定衬套单一径向平面内D0的变动量
ΔD1MP-Δd3mp：紧定衬套圆锥表面的锥角偏差
KD0：紧定衬套圆锥表面对内孔的径向跳动量
结论：影响轴承运转性能和寿命最关键的项目为KD0，在最常应用的尺寸 段SHFC产品比国标精度提高了7-10倍，内径、外径、形位公差精度提高2-8 倍，锥角差提高2-3倍。尺寸的上下偏差只要在国标允差内，不影响轴承的 使用性能，所以不需要提高精度。
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