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角接觸球軸承磨削工藝的優(yōu)化改進(jìn)摘要:介紹了角接觸球軸承磨削加工的優(yōu)化改進(jìn)工藝,實(shí)現(xiàn)了軸承套圈的快速高效磨削。
關(guān)鍵詞 :角接觸球軸承;斜坡;臺階;磨削
1現(xiàn)狀分析
角接觸球軸承與深溝球軸承在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別為角接觸球軸承內(nèi)圈或者外圈含有鎖口,深溝球軸承的加工工藝已經(jīng)相對成熟,而由于角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)的差別、轉(zhuǎn)速、精度的要求以及各生產(chǎn)廠家加工設(shè)備的不同,不同的生產(chǎn)廠家對角接觸球軸承的生產(chǎn)加工有不同的工藝方法。我廠在長時間的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),對于含有鎖口和臺階的軸承套圈運(yùn)用傳統(tǒng)的加工工藝進(jìn)行生產(chǎn)時,在磨斜坡工序加工完后,需操作工人手動去毛刺,造成操作人員工作量加大,檢驗(yàn)人員工作量加大,而該工序的日班產(chǎn)量也較低,這說明傳統(tǒng)工藝已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)方法,為了解決該問題,現(xiàn)針對我廠生產(chǎn)的軸承型號為H7005C-2RZ的軸承內(nèi)圈的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控。
2角接觸球軸承內(nèi)圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
角接觸球軸承的內(nèi)圈結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1)軸承內(nèi)圈上含有鎖口,鎖口處的斜坡有一定的角度;
2)軸承內(nèi)圈的斜坡側(cè)含有臺階;
3)臺階的深度比斜坡的長度短。
3軸承套圈磨削工藝的改進(jìn)思路分析
3.1傳統(tǒng)工藝流程分析
為了找出傳統(tǒng)工藝的不足,需要對該工藝進(jìn)行拆解分析。我廠的角接觸球軸承內(nèi)圈的生產(chǎn)工藝如下:
車加工→熱處理→精研平面→粗磨外徑→粗磨內(nèi)徑→粗磨溝→磨臺階→精磨外徑→精磨內(nèi)徑→精磨溝→超精溝→磨斜坡(去毛刺)
上述工藝和傳統(tǒng)的深溝球軸承的加工工藝相差不多,不同的是增加了磨臺階工序和磨斜坡工序。而平面、外徑、內(nèi)徑和溝道的加工對磨斜坡工序的外觀質(zhì)量和加工余量基本沒有影響,只有磨臺階工序與磨斜坡工序之間有交集。那么,原來為什么將磨臺階工序安排在軸承套圈加工的粗磨階段呢?原因是考慮到軸承對臺階的性能要求相對較低,而且可以降低在臺階磨削的過程中由于摩擦熱對軸承的組織所產(chǎn)生的影響,使軸承的尺寸穩(wěn)定性等降低的不良因素。而在磨斜坡工序的后面又增加了一道去毛刺的工序,這是因?yàn)檩S承套圈在磨斜坡后會在斜坡與臺階的交界處產(chǎn)生整圈的毛刺,必須采取措施將毛刺去除,否則一旦將帶有毛刺的軸承套圈壓裝成軸承成品,那么軸承在后序的檢測將受到影響,最后造成拆套,而拆套后的鋼球?qū)髲U,保持架和套圈也可能會造成報廢現(xiàn)象,這樣不僅增加后序工序的操作人員的工作量,而且還會造成公司資源的浪費(fèi),增加公司運(yùn)營成本。
3.2軸承套圈加工現(xiàn)狀及原因分析
根據(jù)公司的機(jī)床配置,一臺磨臺階機(jī)床配一臺磨斜坡機(jī)床,以H7005C-2RZ內(nèi)圈為例,統(tǒng)計軸承套圈10天的生產(chǎn)情況,如表1
從表1中可以看出,磨臺階工序的產(chǎn)量明顯高于磨斜坡工序的產(chǎn)量,而且磨臺階工序的產(chǎn)品合格率也明顯高于磨斜坡工序的產(chǎn)品合格率,因?yàn)閮烧叩臋z驗(yàn)方式及檢驗(yàn)項(xiàng)目不同,所以兩者的產(chǎn)量及產(chǎn)品合格率基本沒有可比性。而且就這兩道工序來看,軸承的產(chǎn)量受制于磨斜坡工序的產(chǎn)量,所以如果提高了磨斜坡工序的產(chǎn)量將會使軸承的整體產(chǎn)量得到提高,而影響磨斜坡工序產(chǎn)量的主要因素有磨削量的大小、進(jìn)給量、進(jìn)給速度和工藝要求等因素,我們對這些影響因素進(jìn)行了逐一的分析與驗(yàn)證,并找出關(guān)鍵因素。
a)進(jìn)給量和進(jìn)給速度的不同對產(chǎn)量的影響。
仍然以H7005C-2RZ內(nèi)圈為例,我們選用了不同的進(jìn)給量和進(jìn)給速度進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)給量和進(jìn)給速度增大到一定程度時,軸承斜坡外表面出現(xiàn)燒傷現(xiàn)象,并且粗糙度不符合工藝要求,所以進(jìn)給量和進(jìn)給速度不能夠隨意增大,并且其有一個最優(yōu)的組合,使用這個最優(yōu)的組合,可以在保證符合工藝要求的情況下使產(chǎn)量達(dá)到最大值。而我廠在長期的生產(chǎn)中,已經(jīng)掌握了進(jìn)給量和進(jìn)給速度這個最優(yōu)的組合值,并應(yīng)用在了生產(chǎn)上,所以該項(xiàng)因素并不是影響磨斜坡工序產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
b)工藝要求對產(chǎn)量的影響
軸承對磨斜坡工序工藝要求包括尺寸精度要求和外觀質(zhì)量要求。尺寸精度的要求使得磨斜坡工序的鎖口量必須全檢,以免使得不滿足工藝的軸承套圈流入裝配工序,造成散套或者是壓裝困難,使軸承振動值增大的后果。外觀質(zhì)量要求包括表面光潔度符合工藝要求、無磕碰傷、無燒傷及無毛刺等,所以這就使得加工時的進(jìn)給量和進(jìn)給速度不能太快,加工完的軸承套圈需去毛刺,并且輕拿輕放。為了保證無毛刺,在磨斜坡后需要專門在增加一道去毛刺的工序,該工序的增加嚴(yán)重影響了磨斜坡的產(chǎn)量,所以去毛刺成了影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
c)磨削量的大小對產(chǎn)量的影響
以H7005C-2RZ內(nèi)圈為例,分析磨臺階與磨斜坡兩道工序磨削量的大小及相互影響。
以需磨削掉的體積表示磨削量,臺階的磨削量與斜坡的磨削量及位置關(guān)系如圖2所示:
根據(jù)兩者的磨削先后順序,建立方程,用積分計算兩者的磨削量如表2:
比較表2中臺階和斜坡的磨削量,先磨臺階后磨斜坡時臺階的磨削量比后者多3.077mm3,而斜坡的磨削量則是前者比后者少3.146mm3,即總體磨削量的變化值約為3mm3,該數(shù)值在加工過程中對產(chǎn)量的影響很小,所以,該項(xiàng)因素并不是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
綜合分析,影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素為去毛刺工序所占用的時間。那么,為什么在加工中會出現(xiàn)毛刺呢?按照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行生產(chǎn)時,由于磨斜坡時采用的是振蕩磨削法,在磨削過程中,大部分需要切除的金屬被全部磨去,當(dāng)磨屑飛出時在空氣中急速氧化、燃燒,形成磨削火花。而一小部分需要切除的金屬被擠壓至斜坡的邊緣處,經(jīng)過砂輪的反復(fù)振蕩,便在斜坡與臺階的交界處產(chǎn)生一圈可剝離的帶狀磨屑,即毛刺,該處的毛刺用油石或砂輪可較輕易的去除。但是必須增加一道去毛刺的工序,從而使加工效率降低。
3.3工藝的改進(jìn)
根據(jù)分析的結(jié)果,將內(nèi)圈的生產(chǎn)工藝做了如下改進(jìn):
車加工→熱處理→精研平面→粗磨外徑→粗磨內(nèi)徑→粗磨溝→精磨外徑→精磨內(nèi)徑→精磨溝→超精溝→磨斜坡→磨臺階
首先,經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),由于臺階的磨削量較少,將其放置在精磨階段不會由于摩擦熱對軸承套圈的組織產(chǎn)生影響,也不會使軸承內(nèi)圈的各部分尺寸發(fā)生變化;
其次,改進(jìn)后的工藝,雖然由于震蕩磨在磨斜坡后在斜坡與臺階的交界處仍然會產(chǎn)生毛刺,但是隨后的磨臺階會將毛刺去除,所以在磨臺階后不會產(chǎn)生毛刺,從而省去了去毛刺的工序。
4改進(jìn)效果驗(yàn)證
仍然以H7005C-2RZ內(nèi)圈為例,統(tǒng)計10天的班產(chǎn)量如下表3
由于磨臺階的產(chǎn)量較高,其受制于磨斜坡的產(chǎn)量,故現(xiàn)在磨臺階的班產(chǎn)量與磨斜坡的班產(chǎn)量相同。對比表1與表3得出,套圈產(chǎn)量由原來的平均每日572.3件增加至944.8件,產(chǎn)量大幅度上升,而且磨斜坡工序的產(chǎn)品合格率升高,所以改進(jìn)后的
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