轴承热处理工艺及轴承车削刀具的选择-CBN刀具

轴承车削过程中,由于都受过热处理,硬度比较高,一般在HRC60以上,而且随着企业对高生产率的需求,高速精车越来越受到企业的关注。如硬质合金涂层刀具,陶瓷刀具,CBN(立方氮化硼)刀具是车削轴承的选择,但适合车削HRC60以上轴承的刀具非CBN(立方氮化硼)刀具莫属。

轴承材质及牌号介绍

轴承材质一般为轴承钢,分为高碳铬轴承钢,渗碳轴承钢,不锈轴承钢,回转支承轴承用钢和特殊性能钢。

其中市面上常见的轴承钢有GCr15,42CrMo,50Mn,是大型风电轴承,回转支承轴承,冶金轴承常用的材质。

具体不同类别的轴承钢钢种如下:


轴承行业常见牌号的中外对照表

每个国家的轴承含量基本都是一样的,但每个国家的牌号介绍写的不一样,下面是我们经常遇到的轴承钢牌号的对照表。

轴承的热处理工艺及注意事项

轴承钢的热处理工艺一般有退火(加工工件之前),淬火、回火。在热处理过程中常出现脱碳,变形,零件表面出现花斑,花脸,颜色不正等问题,故在进行热处理时需注意以上问题。

回转支承轴承的加工工艺为:下料—锻造—退火—车加工—热处理—磨削—检验—防锈—入库。

经过热处理后的冶金轴承硬度在HRC60以上(GCr15材质),回转支承轴承硬度在HRC47-55之间。

经过淬回火后轴承钢硬度得到提高,获得良好的使用性能,但在进行精车加工时常会出现硬度高难加工的问题,如刀具磨损快,效率低,表面粗糙度不够等,此时再选择刀具材料就尤为重要。

 

轴承淬火时的注意事项:

1)淬火组织一定不能粗大,加热时间要保证;可采用低温慢速的方法。

2)加热气氛的碳势要维持在1.0%C左右,保证零件表面没有脱贫碳。

3)优化工艺参数,尽量减少变形;要认识到淬回火再整形是不得已的措施,整形后会留下质量隐患。

4)贝氏体淬火一定要保证在盐浴中的淬火时间(GCr15最低4小时,GCr18Mo最低5小时),以保证组织的转变时间。

5)淬火介质对产品的质量非常重要。

车削轴承的CBN刀具材质介绍

车削轴承常用刀片几何尺寸型号根据轴承型号和加工工艺来选择。随着PCBN刀具行业的不断创新和研发,BN-S20BN-H11BN-H200,BN-H20材质广泛用于轴承的车削工序。

BN-S20材质属于整体聚晶PCBN刀具,不仅克服了焊接式PCBN刀片由于尺寸小所带给切削深度的限制,而且有效规避了由焊接点失效引起的PCBN刀具失效的风险,大大提高轴承的生产效率。

BN-H11材质属于镶嵌式立方氮化硼刀片,刃口多更经济,而且在硬车冶金轴承时表现出优异的耐磨性和耐热性,并保证尺寸精度和表面光洁度达到Ra0.4的要求。

同时还可提供涂层CBN刀具,延长刀具寿命,如BN-H10 C25材质车削汽车轮毂轴承单元相比未涂层的CBN刀具,寿命提高45%。

 

同时确定材质之后,在选择刀片型号时还需要注意:对淬火后轴承(回转支承)切削余量较大或有断续加工时刀片需刃口处理0.2*20度负倒棱,且配套车刀杆设计出装卡负前角6-7度为佳;

小余量热后精车时刀片刃口处理一般取0.1mm负倒棱;刀片刀尖圆弧半径根据轴承壁厚以及硬车加工所用的工装夹具进行选择,以确保整个精车过程不振刀,不让刀。

CBN刀具车削轴承的切削参数

 

CBN刀具车削轴承的案例集锦

1BN-H11材质CBN刀具精车冶金轴承的案例

2BN-H200材质CBN刀具车削风电轴承的案例

 

3、BN-H10 C25材质CBN刀具车削轮毂轴承的案例

 

4、精车中小轴承和非标轴承内外圈,(Gcr15材质硬度HRC62以上),选择华菱超硬刀具BN-H20材质(余量<0.5mm)和BN-S20材质(余量>1mm),其切削参数:ap=0.1-0.3mm,Fr=0.1-0.12mm/r,Vc=120-180m/min。加工效果:BN-S20材质加工直径500mm以下的淬火轴承钢件可一次走刀完成代替粗磨工序。

5、BN-S20材质车削回转支承轴承的案例参数

1)车削回转支承轴承滚道,端面,硬度HRC47-55,余量<2mm:选择立方氮化硼刀具BN-S200材质(圆形刀片),切削参数:ap≤1mm,Fr=0.05-0.35mm/r,Vc=60-250m/min。加工效果:刀具寿命是陶瓷刀具的7倍,表面粗糙度控制在Ra0.6-1.0之间。

2)车削回转支承轴承外圆,端面,硬度HRC47-55,沟道硬度HRC55-62;余量≥2mm:选择立方氮化硼刀具BN-S20材质,切削参数:ap=1mm,Vc=140-180m/min。加工效果:刀具寿命长,可代替粗磨,表面粗糙度达到Ra0.4。