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密封軸承密封質(zhì)量的工藝改進(jìn)

2014-04-15

牟冬芳
(瓦房店軸承集團(tuán)公司技術(shù)中心,遼寧瓦房店 116300)
  摘 要:分析了帶防塵蓋密封軸承密封槽槽口原工藝加工中存在的直徑尺寸過于分散,影響密封效果的問題,采取增加硬車工序的方法,有效解決了帶防塵蓋軸承的密封質(zhì)量問題。
  關(guān)鍵詞:密封軸承;防塵蓋;硬車工藝
  各種家用電器、汽車和航空航天設(shè)備等出于簡化主機(jī)結(jié)構(gòu)、維護(hù)方便及防止周圍惡劣環(huán)境對(duì)軸承的污染和能較長時(shí)間不需要潤滑的目的,需要選用帶防塵蓋的密封軸承。密封軸承的密封效果直接影響到軸承的質(zhì)量,對(duì)于密封軸承不僅要求其有較高的壽命可靠性,而且要有良好的密封性能,以減輕振動(dòng),降低噪聲。
  1 工藝改進(jìn)前存在的問題
  帶防塵蓋密封軸承的質(zhì)量主要取決于外圈防塵蓋槽與防塵蓋的配合程度,對(duì)于外圈防塵蓋槽,影響其密封效果的主要因素是防塵蓋槽口直徑尺寸和槽的形狀。槽的形狀在目前工藝水平條件下主要靠成形車刀來保證,且由于槽的軸向局部尺寸較小,因此,其熱處理前、后的尺寸基本不變;而防塵蓋槽口直徑尺寸由于受車加工、特別是熱處理變的影響較大。因此,能否控制好防塵蓋槽口直徑尺寸,成為工藝加工中的關(guān)鍵。
  以6314-2Z為例說明外圈防塵蓋槽工藝改進(jìn)前存在的問題。外圈的車加工工藝過程為:車端面、外內(nèi)徑表面、安全角→車另一端 面、外徑表面、安全角→軟磨端面→打印→車外溝道→車防塵蓋槽口→車防塵蓋槽→車外圓角。6314-2Z外圈的產(chǎn)品圖和車工圖分別如圖1、圖2所示。由圖可知,產(chǎn)品圖防塵蓋槽口及槽底的直徑尺寸為Ø128.1±0.08mm和Ø129.2±0.08mm;車工圖規(guī)定尺寸為Ø128±0.06mm和Ø129.1±0.06mm。顯然在工藝上為保證產(chǎn)品的Z終要求,考慮到熱處理的脹大規(guī)律,在其基本尺寸上減去了0.1mm的脹大量;尺寸的上、下偏差結(jié)合車加工工藝的實(shí)際水平,各壓縮了0.02mm。

圖1 6314-2Z外圈產(chǎn)品圖

圖2 6314-2Z外圈車工圖
  6314-2Z外圈經(jīng)過車加工后,在熱處理過程中,單一平面外徑尺寸會(huì)發(fā)生變化,現(xiàn)行熱處理技術(shù)條件規(guī)定其熱處理后允許的單一平面外徑變動(dòng)量VDsp為0.20mm,而熱處理脹大尺寸不同,使得成品外圈防塵蓋槽口的直徑尺寸無法得到有效保證。
  表1為隨機(jī)抽取6314-2Z外圈某一批產(chǎn)品中20件的熱處理前、后防塵蓋槽口直徑尺寸變化情況。由表中數(shù)據(jù)可知,熱處理前防塵蓋槽口直徑尺寸均合格,熱處理后防塵蓋槽口直徑尺寸僅50%滿足產(chǎn)品要求,其余超差產(chǎn)品的尺寸離散度很大。為了進(jìn)一步說明,依據(jù)表1得到防塵蓋槽口熱處理前、后直徑尺寸偏差(VDcs)和單一平面外徑尺寸變動(dòng)量(VDcsp)的折線圖(圖3)。由圖3a可知,槽口直徑平均尺寸熱處理后總體呈脹大趨勢(shì),但就每一件產(chǎn)品而言,其脹大量又不相同;由圖3b可知,熱處理后的槽口直徑尺寸變動(dòng)量明顯大于熱處理前,僅靠現(xiàn)有工藝完全保證防塵蓋槽口直徑尺寸難度非常大。
  軸承裝配的主要過程為:外圈終檢→內(nèi)、外圈溝道尺寸分選→合套→裝保持架→鉚合保持架→注脂→壓防塵蓋→包裝。其中,壓防塵蓋需要用專用防塵蓋扣蓋模具在壓力機(jī)上完成,如果外圈防塵蓋槽口尺寸不合格,與防塵蓋相配合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問題。如果外圈防塵蓋槽口直徑尺寸小,會(huì)與防塵蓋尺寸產(chǎn)生較大過盈,使防塵蓋壓上后會(huì)產(chǎn)生翹曲變形。如果外圈防塵蓋槽口直徑尺寸大,則防塵蓋壓上后配合不緊密,容易在防塵蓋槽內(nèi)旋轉(zhuǎn),甚至產(chǎn)生掉蓋現(xiàn)象。一旦發(fā)生上述情況,將直接影響密封軸承的使用,而且,再加上兩面帶防塵蓋軸承均為注脂軸承,返修難度大,因此必須從工藝上采取有效措施加以解決。
表1 6314-2Z外圈防塵蓋槽槽口熱處理前、后尺寸變化情況 mm


圖3 6314-2Z外圈防塵蓋槽口熱處理前、后尺寸變化折線圖
  2 工藝改進(jìn)措施
  分析影響密封質(zhì)量的根本原因,采取硬車加工工藝進(jìn)行工藝改進(jìn)。在熱處理前車工圖的設(shè)計(jì)過程中,防塵蓋槽口直徑尺寸要充分考慮到熱處理的脹大量以及變形量,給防塵蓋槽口表面預(yù)留一定的硬車留量。硬車量應(yīng)盡量小,以提高硬車刀的耐用度和硬車效率??紤]到熱處理過程中外圈尺寸有脹大趨勢(shì),表2 給出了各個(gè)不同尺寸段下預(yù)留的(經(jīng)驗(yàn))硬車留量,但預(yù)留的硬車留量并不等于熱處理后實(shí)際的硬車量,實(shí)際硬車量要比預(yù)留的硬車留量要小,通常硬車的切削深度為0.1~0.3mm。待外圈熱處理、各表面粗磨加工結(jié)束后,采用數(shù)控車床硬車防塵蓋槽口表面,即可完全達(dá)到工藝要求,從而保證密封質(zhì)量。
表2 防塵蓋槽口預(yù)留的硬車留量(經(jīng)驗(yàn)值)
  仍以6314-2Z為例說明外圈防塵蓋槽工藝改進(jìn)的措施:增加了硬車防塵蓋槽口表面工序,為了通過提高外徑夾持表面的精度,達(dá)到提高硬車防塵蓋槽口精度的目的,將硬車防塵蓋槽口工序放在粗磨工序之后。對(duì)熱處理前外圈車工圖防塵蓋槽的部分尺寸進(jìn)行調(diào)整(圖2括號(hào)中尺寸),使槽口直徑尺寸比改進(jìn)前減小0.40mm,由原來的Ø128±0.06mm減小為Ø127.6±0.06mm,即在產(chǎn)品圖尺寸基礎(chǔ)上預(yù)留了0.5mm的硬車留量,實(shí)際的硬車量大致為0.4mm左右;由于硬車量的存在,也相應(yīng)加大了防塵蓋槽口與端面之間的倒角坐標(biāo);所采用的防塵蓋槽成形車刀尺寸也需要作相應(yīng)地調(diào)整。硬車采用的數(shù)控車床為CL-20A;車刀桿為A25T-SVQBR-16-D ,刀塊為VB-GW160408-2U 。切削加工時(shí),切削速度v=85m/min;進(jìn)給量f=0.09mm/r;切削深度αp為0.20-0.25mm。
  圖4為采取改進(jìn)措施后隨機(jī)測(cè)量的某一批6314-2Z外圈防塵蓋槽口20件產(chǎn)品硬車后平均外徑偏差△Dcm、單一平面外徑變動(dòng)量VDcsp的折線圖。從圖中通過計(jì)算可以得出,硬車防塵蓋槽口后加工的直徑尺寸散在-0.02~+0.02mm之間,單一平面內(nèi)外徑變動(dòng)量為0.01~0.03mm,完全滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

圖4 6314-2Z外圈防塵蓋槽口硬車后平均外徑偏差、單一平面外徑變動(dòng)量的折線圖
  3 結(jié)束語
  外圈防塵蓋槽口加工工藝的改進(jìn),有效地解決了防塵蓋槽口直徑尺寸過于分散而造成的軸承密封質(zhì)量問題。由于硬車工序安排在外圈各表面的粗磨加工結(jié)束后,且防塵蓋槽口表面較窄,硬車切削深度小,切削力小,不需要太大的夾持力,因而,也不會(huì)引起溝道及防塵蓋槽口部位的變形,較好地保證了外圈其他各部位的產(chǎn)品質(zhì)量。增加的硬車工序,由于其硬車刀塊的磨損較小,而且硬車效率也非常高,其增加的成本較之因密封質(zhì)量不合格所造成的損失要小得多。

來源:《軸承》2009年11期