圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺及其控制

圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺及其控制

摘要：在轴承生产中，套圈毛坯质量的好坏、生产率的高低，都将对轴承产品的质量、性能及企业的经济效益产生重要的影响。这是因为毛坯留量的大小（包括毛坯的成形方式）决定轴承材料的利用率，毛坯尺寸分散度和几何形状精度则是造成废品率高、不能正常自动化生产的主要原因。文章主要阐述圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺及其控制。

关键词：圆锥滚子轴承；套圈；锻造工艺

套圈是滚动轴承的重要零件，其重量一般约占总重量的60%～70%。套圈毛坯有锻件、冷挤件、温挤件、管料和棒料等，其中锻件占套圈毛坯总数的85%左右。由轴承生产的劳动量分析可知，套圈毛坯锻造的劳动量通常占轴承加工总劳动量的10%～15%。毛坯加工工艺、设备精度和性能决定了毛坯质量，毛坯的好坏直接影响车削加工精度，而车削加工的好坏又影响磨削精度和效率。由于轴承结构不同，尺寸大小不一，各厂设备、技术状况及生产习惯的不同，轴承套圈毛坯的制造工艺也各不相同[1]。资料表明，除管料和棒料直接车削外，其余均采用锻压成形。目前，一些先进工艺如冷辗扩、冷挤压、温挤压以及高速镦锻等已经被采用。

1 概述

轴承套圈锻造加工的主要目的是：①获得与产品形状相近的毛坯，从而提高金属材料利用率，减少机械加工量；②消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，致密度好，从而提高

轴承使用寿命。

根据锻造时金属的温度高低，将锻造分为热锻、冷锻和温锻三大类：将金属加热到再结晶温度以上的锻造加工叫热锻；金属在室温下的变形叫冷锻；而介于两者之间的金属变形叫温锻。现在大量采用的加工方法还是热锻。热锻轴承套圈的生产过程主要包括三个环节：加热、下料和锻造成形。锻造成形是套圈锻造生产的中心环节，其形式很多，我国大量采用的是三大类工艺：锤上锻、平锻机锻造和压力机锻造。压力机锻造后，要经过扩孔机辗扩成形，以提高锻件质量、精度和生产率，有时为了进一步提高锻件的尺寸和几何精度，为后续工序的自动化创造条件，需要再加精整（或整形）工序。最后是退火工艺以便机加工[2]。

2 压力机上锻造轴承套圈的优点

在压力机上锻造轴承套圈，除一些小型锻件在压力机上直接锻造成形外，一般将压力机与扩孔机联起来，组织流水作业—火锻造流水线，由压力机提供扩孔前的毛坯，这样降低了对压力机锻造的要求，扩大其能加工锻件的尺寸范围，充分利用了辗扩工艺的优点，因而提高了生产效率，提高了锻件的尺寸精度和内在质量。压力机锻造轴承套圈的优点有：

2.1 锻件质量高：金属在型模中被挤压成形，内部组织均匀致密，锻件表面光洁，尺寸精度高。经辗扩后的锻件，有的直接将套圈的滚道辗出，金属流线符合轴承的工作要求，因而提高了轴承的寿命。

2.2 生产效率高：在流水线上作业的操作人员少，班产量高。

2.3 工艺稳定性好，工艺灵活性强。一经试验成功的压力机锻造工艺，即可稳定投入生产，而且工艺方法可灵活多变，既可采用大吨位多工位压力机锻造，又可采用单工位多台小吨位压力机联接锻造。

2.4 操作技术要求不高，劳动条件好。

2.5 压力机是机械传动，工作压力是垂直静压力，便于实现操作机械化与自动化。

压力机上锻造套圈锻件工艺类型可分为挤压工艺、挤压辗扩（整形）工艺，套锻辗扩（整形）工艺，塔形辗扩（整形）工艺和自由冲孔辗扩（整形）工艺五种，辗扩后若增加整形工序，可以进一步提高锻件的质量、精度和生产率。

3 圆锥滚子轴承套圈内外同套锻造工艺及其控制

3.1 挤压工艺

在压力机上将已加热的料锻镦饼后，放到锻模中挤压，最后冲掉料芯得到锻件，称为压力机上挤压成形工艺。常用于小型轴承套圈的生产，应用最多的是圆筒形锻件和外锥形锻件。

3.2 挤压——辗扩工艺

对于中小型以上的锻件，为了减轻挤压成形力量，用小吨位压力机生产较大尺寸的锻件，减少废料芯尺寸，并利用辗扩工艺的优点提高锻件质量，可将压力机上挤压成形锻件作为辗扩前的毛坯，再在辗扩机辗压成形，这种工艺方法称挤压——辗扩工艺。目前一般用于锻件外径尺寸在40～160mm的生产上，主要是圆筒形锻件，内、

外沟形锻件和内外锥形锻件的生产[3]。

3.3 套锻——辗扩工艺

把一个加热的料段在压力机上进行镦粗、套切，然后将环坯平端面后送到扩孔机上辗扩，得到轴承外圈锻件；而将切下来的料芯，采用前面介绍的挤压工艺或挤压——辗扩工艺，得到内圈锻件，这种工艺方法叫套锻——辗扩工艺。

3.4 自由冲孔——辗扩工艺

将加热的料段在压力机上采用自由冲孔锻造方法制造环坯，然后经过扩孔机辗扩获得锻件。主要应用在中小型和中大型的各种类型锻件。与挤压--辗扩工艺相比，此工艺所需变形力小，料芯小，但对操作技术要求较高，料饼不能椭圆，冲孔不能冲偏，以免产生较大的壁厚差。

锻造成形工艺虽然有多种，但都是由镦粗、成形、冲孔、扩孔和整形工序组成的。①镦粗：把坯料的高度压低，同时直径增大。②成形：使坯料在一个或数个凹模型腔内受冲头作用而变形，得到符合工艺要求的成形坯料。不同的成形工艺可得到不同形状的成形坯料。③冲孔：把成形的料芯冲去，或将塔形坯的内、外圈切离，或在镦粗后的坯料中心冲个通孔。

3.5 整形工艺

整形工艺分整外径和整内径两种。一般讲，外径面为圆柱面的轴承套圈整外径，如向心球轴承外径、圆锥轴承外圈等；外径面为其他几何形状，内径面为圆柱形的轴承套圈整内径，如圆锥轴承内圈

等。但对于圆锥轴承外圈，如着重校正锥面角度，也可整内径。必要时可在整内外径的同时整宽度，以提高端面质量[4]。

整外径时，锻件直径方向的尺寸受压缩；整内径时，锻件直径方向尺寸扩涨；整宽度时一般仅起平端面作用。

整形量根据锻件大小及辗扩工艺情况而有所不同，一般取1～

4mm。整外径时如整形量过大，容易出现端面凹心，并使整径凹模粘料过早磨损，而粘料的凹模往往刮伤锻件外径。

参考文献

[1]高春和，安增强.双列圆锥滚子轴承外圈锻造工艺的改进[j].轴承，2011，18（09）：165-166.

[2]何志兵，程学正，丁磊，何云峰.中小型圆锥滚子轴承套圈套塔复合锻造[j].轴承，2010，20（10）：98-100.

[3]曹秀中，顾立.轴承套圈锻造工艺优化[j].轴承，2006，21（03）：118-120.

[4]李媛媛，宋洪义，王德东，盛会.轻系列轴承外圈密封槽车加工变形的改进措施[j].轴承，2010，18（10）：102-103.