謝華永，盧振偉，張玉玲

(洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039)

軸承零件工作表面終加工后的應(yīng)力狀態(tài)直接影響其使用壽命，表面殘余壓應(yīng)力有利于延長使用壽命，而殘余拉應(yīng)力則會縮短使用壽命。隨著硬車削工藝方法在軸承加工中應(yīng)用的增多[1-2]，了解硬車削加工后零件表面的應(yīng)力狀態(tài)，分析其是否與磨削加工后的零件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力相近，需要進(jìn)行相應(yīng)的工藝試驗(yàn)。因此，下文通過硬車削工藝試驗(yàn)，分析進(jìn)給量變化對被加工表面殘余應(yīng)力的影響。

1 試驗(yàn)產(chǎn)品及條件

1.1 試驗(yàn)產(chǎn)品

選擇32216/02和NJ3226X1/04為試驗(yàn)對象，材料均為GGr15鋼，加工表面分別為內(nèi)滾道和滾子倒角，產(chǎn)品外形尺寸(車工件)如下：

32216/02，φ107.5 mm×33.2 mm×φ79.65 mm；

NJ3226X1/04，φ32.3 mm×52.3 mm。

1.2 試驗(yàn)條件

由于工藝試驗(yàn)僅探索進(jìn)給量的變化對被加工表面殘余應(yīng)力的影響，為避免不同工件轉(zhuǎn)速和切削深度(背吃刀量)對試驗(yàn)結(jié)果的影響，采用固定工件轉(zhuǎn)速和背吃刀量的方法。試驗(yàn)所用機(jī)床為數(shù)控車床，無冷卻液車削。

內(nèi)滾道加工選用CJK7620機(jī)床，采用彈簧夾頭；選用刀具型號為DNGA110408S01030A CB7025，具有負(fù)前角、后角為0°，刀尖半徑為0.8 mm的 55°菱形可轉(zhuǎn)位CBN機(jī)夾刀片。滾子加工選用FST-007機(jī)床，采用彈簧夾頭；選用刀具型號為CNGA120408T, 具有負(fù)前角、后角為0°，刀尖半徑為0.8 mm的 80°菱形可轉(zhuǎn)位金屬陶瓷機(jī)夾刀片。

由經(jīng)驗(yàn)可知，進(jìn)給量直接影響被加工面表面粗糙度，當(dāng)進(jìn)給量大于0.2 mm/r時，產(chǎn)品的表面粗糙度可能達(dá)不到工藝要求，而且影響刀具的使用壽命，若進(jìn)給量設(shè)置太小則會影響加工效率。因此，工藝試驗(yàn)選擇進(jìn)給量為0.08 mm/r≤f﹤0.2 mm/r。

具體試驗(yàn)參數(shù)為：硬車內(nèi)滾道24件，在3種不同的進(jìn)給量(0.10,0.15和0.18 mm/r)下各加工8件，背吃刀量為0.1 mm，工件轉(zhuǎn)速為450 r/min；硬車滾子倒角18件， 0.08 mm/r進(jìn)給量下加工13件，0.15 mm/r進(jìn)給量下加工5件，背吃刀量為0.3 mm，工件轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。

2 試驗(yàn)結(jié)果

表面應(yīng)力的測量使用XSTRESS3000型X射線應(yīng)力儀，該應(yīng)力儀由2個對稱的探測器從相反的方向記錄衍射信號，每個探測器都獨(dú)立使用互相關(guān)法定峰，提高了測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，應(yīng)力測量重復(fù)誤差小于5%。

內(nèi)滾道和滾子倒角硬車削后表面應(yīng)力的測試結(jié)果分別見表1和表2。

表1 不同進(jìn)給量下內(nèi)滾道硬車削后的表面應(yīng)力 MPa

表2 不同進(jìn)給量下滾子倒角硬車削后的表面應(yīng)力 MPa

3 結(jié)論

通過工藝試驗(yàn)可以初步得出以下結(jié)論：

(1)硬車削加工時，進(jìn)給量大小對零件表面應(yīng)力有較明顯的影響；

(2)當(dāng)進(jìn)給量f≤0.1 mm/r時，被加工面的殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力；

(3)當(dāng)進(jìn)給量f≥0.15 mm/r時，殘余應(yīng)力由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，且隨著進(jìn)給量的增大而增大。

因此，生產(chǎn)中如果零件的工作面終加工采用硬車削的工藝方法，一定要選擇合適的切削進(jìn)給量，以免被加工面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力而影響產(chǎn)品的使用性能。