大型回轉(zhuǎn)支承機(jī)加工工藝及刀具在回轉(zhuǎn)支承風(fēng)電軸承的應(yīng)用

大型回轉(zhuǎn)支承機(jī)加工工藝及刀具在回轉(zhuǎn)支承風(fēng)電軸承的應(yīng)用

大型回轉(zhuǎn)支承又稱轉(zhuǎn)盤(pán)軸承或特大型軸承，是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承，可以同時(shí)承受較大的徑向載荷、軸向載荷和傾翻力矩，轉(zhuǎn)盤(pán)軸承廣泛用于起重運(yùn)輸機(jī)械、港口機(jī)械、船舶機(jī)具以及其它方面的大型回轉(zhuǎn)裝置上。

  由于大型回轉(zhuǎn)支承體積大，零件截面積小，加工精度高，工序長(zhǎng)，易變形，因此加工的難度增大，我們對(duì)回轉(zhuǎn)支承的各部支承環(huán)、外圈采取了相應(yīng)的工藝措施，并按照設(shè)計(jì)要求加工出來(lái)，經(jīng)裝配試車(chē)和一年多的使用檢驗(yàn)，完全滿足了原設(shè)計(jì)要求，有些方面甚至高于原設(shè)計(jì)要求。

1，  毛坯鍛制的選擇

回轉(zhuǎn)支承的大型加工件有三件支承環(huán)、外圈、固定環(huán)。由于支撐環(huán)和固定環(huán)屬薄壁的環(huán)形零件，若單件毛片鍛制是需要毛坯余量較大，同時(shí)為防止熱處理變形，調(diào)制余量也需增大。由于固定環(huán)和支撐環(huán)內(nèi)外圓尺寸比較近似，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析，鍛制大型鍛件比較容易，將固定環(huán)與支撐環(huán)鍛打?yàn)橐惑w，這樣一套回轉(zhuǎn)支承其毛坯鍛件為兩件，一件外圈，另一件為固定環(huán)和支撐環(huán)的合鍛件。

2，  淬火處理

由于固定環(huán)、支承環(huán)要求淬硬層為3-5mm 表面淬火后硬度達(dá)到HRC55-60.該零件直徑尺寸較大，但截面積尺寸較小，精車(chē)到量后再表面淬火，變形量如果超差，那就只能報(bào)廢，損失大。如先淬火，則淬硬層厚度應(yīng)為留量加上3-5mm，如留量小于變形量，則造成廢品，若留量大于變形量，則難加工。經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，半精加工時(shí)，淬火面滾道面留量2mm，淬硬層厚為5-7mm，如果在淬火時(shí)多點(diǎn)支承，則變形量小與1.5mm.

精加工

在車(chē)削過(guò)程中，由于其硬度基本為HRC59-60 所以先用我們研制的特種合金刀具并采取低速小進(jìn)給進(jìn)行車(chē)削，待留量為0.02mm時(shí)，再用砂輪進(jìn)行磨削至尺寸要求時(shí)，以達(dá)到尺寸粗糙度要求與圖紙技術(shù)要求，為制造優(yōu)質(zhì)的回轉(zhuǎn)支承奠定了基礎(chǔ)。

華菱BN-S20立方氮化硼刀片在回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承行業(yè)的應(yīng)用    

     回轉(zhuǎn)支承/風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承套圈表面淬火后硬度達(dá)到HRC55～62，淬硬層一般為3～5mm, 50Mn或42CrMo材質(zhì)回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承套圈以車(chē)代磨常用立車(chē)進(jìn)行干式切削加工；回轉(zhuǎn)支承環(huán)硬車(chē)削工序因?yàn)榧庸び嗔看蠖覞L道和軸承面在淬火后加工(硬車(chē))時(shí)加工精度要求嚴(yán)格，對(duì)硬車(chē)刀片的韌性和耐磨性提出了很大的挑戰(zhàn)。超硬硬車(chē)刀片的性能平衡成為回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承以車(chē)代磨工藝的關(guān)鍵步驟。立方氮化硼刀片是目前黑色金屬加工用刀具中最硬的刀具材質(zhì)，作為熱后硬車(chē)刀片已經(jīng)廣為熟知，由于脆性的限制，一般限于淬火后小余量以車(chē)代磨使用；根據(jù)回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承行業(yè)硬車(chē)加工余量大的特性，探討此行業(yè)以車(chē)代磨工藝以及硬車(chē)用超硬刀具的發(fā)展。

     回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承硬車(chē)加工對(duì)刀具性能的要求

     回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的熱后硬車(chē)工序的加工余量是根據(jù)此前的熱處理工藝及淬火變形量預(yù)留的，一般回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承淬火后硬車(chē)余量為2—6mm；硬車(chē)刀片在大余量加工淬火后的回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承內(nèi)外圈時(shí)需要優(yōu)異抗沖擊韌性；可見(jiàn)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)外環(huán)淬火后硬車(chē)難點(diǎn)在立方氮化硼刀片韌性要求高，而回轉(zhuǎn)支承滾道熱后精車(chē)光潔度要求及尺寸穩(wěn)定性要求立方氮化硼刀片耐磨性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異。所以回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)盤(pán)軸承行業(yè)要么抱怨立方氮化硼刀片硬度低不耐磨造成加工光潔度差，要么是刀片太脆易崩刀，特別是斷續(xù)面切削部位。

     針對(duì)回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承硬車(chē)加工對(duì)立方氮化硼刀片的性能要求，華菱超硬研制出非金屬粘合劑立方氮化硼刀片BN-S20牌號(hào)， 作為國(guó)內(nèi)唯一一家非金屬基結(jié)合劑超硬刀具，BN-S20牌號(hào)保證了立方氮化硼刀具韌性的同時(shí)，避免了因加入金屬結(jié)合劑而導(dǎo)致CBN刀具受熱后金屬結(jié)合劑過(guò)早軟化造成的刀片壽命降低， BN-S20牌號(hào)適合對(duì)大型淬火后高硬度工件進(jìn)行中高速粗精車(chē)，其硬度為HRC98.5；可加工熱處理后硬度范圍：HRC45--HRC79。適合長(zhǎng)時(shí)間大余量硬態(tài)車(chē)削或以車(chē)代磨。

     以車(chē)代磨工藝在回轉(zhuǎn)支承/風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承行業(yè)的可行性及新牌號(hào)CBN刀具的使用案例：   

     案例一：以BN-S20牌號(hào)超硬刀片加工風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承套圈為例，淬火后精車(chē)余量5mm；線速度90-150m/min淬火后精車(chē)粗糙度溝道表面粗糙度達(dá)到Ra0.3μm，滿足以車(chē)代磨工藝要求；熱后硬車(chē)雙桃形溝道的溝底跳動(dòng)全部＜0.005mm，從加工效率和成本考慮，以車(chē)代磨優(yōu)勢(shì)明顯，以軸承行業(yè)加工風(fēng)電1.5MW機(jī)組用變漿軸承內(nèi)外圈（尺寸：外徑φ1900mm，厚130mm）為例，如果淬火后加工余量全部采用磨削加工，磨時(shí)間是18小時(shí)以上，采用以車(chē)代磨工藝，時(shí)間只需4.5小時(shí)。在同樣加工精度的要求下，采用車(chē)加工效率是磨加工的4倍；從刀具耐用度來(lái)講，BN-S20牌號(hào)立方氮化硼刀片車(chē)削1900風(fēng)電變漿軸承套圈為例，可精車(chē)30多件套圈；所消耗的電能及人工，物料耗材卻只有磨削的1/5；刀具耐用度高，使用成本更低。

     案例二：淬火后硬車(chē)50Mn材質(zhì)大型回轉(zhuǎn)支承外環(huán)，熱處理后硬度HRC55，單邊加工余量2.5mm。因50Mn環(huán)件淬火后的變形，內(nèi)孔呈不規(guī)整圓形，原用超硬刀片經(jīng)常出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象，為了降低刀具的崩損損耗，只能采用多次走刀加工完成，導(dǎo)致加工效率低，設(shè)備占有率高，電費(fèi)、輔助材料費(fèi)用等綜合加工成本增加。采用非金屬粘合劑BN-S20牌號(hào)超硬刀片，切削深度2.5mm左右，不規(guī)整處達(dá)到3mm；采用一次走刀加工完成，減少走刀次數(shù)加工效率提高3倍，刀片并不是令人擔(dān)心的崩刀、碎裂；且因非金屬粘合劑熱導(dǎo)率高，在相同轉(zhuǎn)速下，比原常見(jiàn)金屬粘合劑整體超硬刀片壽命高出50%。 BN-S20材質(zhì)C超硬刀片相比普通超硬刀片，制造成本只增加了10%，但換來(lái)的是3倍的加工效率提升和1.5倍的刀具壽命，用戶的刀具使用成本大幅度降低。

     用以車(chē)代磨工藝對(duì)熱后回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承內(nèi)外圈硬車(chē)加工時(shí)，與磨削相比，避免了磨削燒傷，而且，硬車(chē)削大型軸承可選擇干式切削方式，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；而且相比磨削加工，硬車(chē)削下來(lái)的鐵屑可以很方便處理，作為資源回收利用成本低，減少對(duì)環(huán)境污染。

     以車(chē)代磨工藝的風(fēng)險(xiǎn)及控制

     硬車(chē)所用機(jī)床間隙和剛性決定了震刀、讓刀問(wèn)題的發(fā)生幾率，亦會(huì)影響加工工件的尺寸精度和表面粗糙度，所以需要根據(jù)自身工件的要求及現(xiàn)用設(shè)備狀況針對(duì)性的選擇刀片的幾何形狀包括立方氮化硼刀片刃口的微觀處理，以最大程度降低以車(chē)代磨工藝風(fēng)險(xiǎn)。

     針對(duì)回轉(zhuǎn)支承、風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承行業(yè)以車(chē)代磨，常用刀片幾何尺寸型號(hào)根據(jù)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承型號(hào)和工藝選擇；一般內(nèi)外圈部位加工常用立方氮化硼刀片材質(zhì)牌號(hào)BN-S20；它不但適合大直徑回轉(zhuǎn)支承和風(fēng)電轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，也適合非標(biāo)軸承以車(chē)代磨，直徑500mm以下整體淬火硬度HRC60以上軸承套圈的大余量一次走刀代替粗磨工序；對(duì)于淬火后加工余量小于0.3mm的小尺寸軸承套圈可選用BN-H20牌號(hào)立方氮化硼.

     需要注意的是對(duì)淬火后軸承套圈硬車(chē)削余量較大或有斷續(xù)加工時(shí)刀片需刃口處理0.2*20度負(fù)倒棱，且配套車(chē)刀桿設(shè)計(jì)出裝卡負(fù)前角6-7度為佳；小余量熱后精車(chē)時(shí)刀片刃口處理一般取0.1mm負(fù)倒棱；刀片刀尖圓弧半徑根據(jù)軸承套圈車(chē)加工所用工裝夾具進(jìn)行選擇，以確保整個(gè)以車(chē)代磨加工過(guò)程不振刀，不讓刀。

大型回轉(zhuǎn)支承機(jī)加工工藝及刀具在回轉(zhuǎn)支承風(fēng)電軸承的應(yīng)用