汽车轮毂轴承单元的加工工艺及硬车削刀具的选择

国际金属加工网 2020年01月15日

汽车产业是我国的支柱性产业,在国民经济中占据着举足轻重的地位。特别是随着新能源汽车及无人驾驶技术的突破,汽车行业在未来将会是国与国之间技术竞争的焦点之一。因此,随着国家的大力支持,我国的汽车产业取得了长足的进步与发展,前轮驱动汽车得到了广泛普及。而作为汽车行业重要的部-轮毂轴承单元,则更是随着汽车行业的发展也取得了令人瞩目的成就。

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轮毂轴承作为汽车非常重要的组成部分,对汽车的安全起着至关重要的作用。如何提高轮毂轴承的使用寿命,是摆在每一位汽车人面前的难题,更是每一个汽车人孜孜以求的目标与动力。但是轮毂轴承的使用寿命是评价轮毂轴承的综合的评价指标。轴承的设计和加工工艺、材质、密封装置、使用方式、和使用条件对轴承寿命和使用性能都有着不同程度的影响,其中加工工艺方法的选择是对轮毂轴承寿命影响较大的一个,而为了能提高轴承的加工工艺,我们可以从以下几个方面出发:

第一、提升轮毂轴承锻造技术。轮毂轴承的套圈毛坯的外圈具有壁厚薄、宽度大、内圈大小头尺寸相差较大的特点,结构复杂不对称,异型多样化。故而其套圈毛坯锻造加工难度较大。因此需采用新的锻造工艺,也可借鉴欧美发达国家的先进锻造工艺,即采用多工位高速镦锻压力机进行轴承套圈毛坯的热锻生产,采用中频感应电炉加热和塔锻工艺。

第二、轮毂轴承深冷处理技术。采用性能较好的轴承钢新钢种会大幅提高轮毂轴承的寿命与性能,但钢材质量的提高需要长期的研究和大量的投入,是一个长期而缓慢的发展过程。

第三、轮毂轴承的机械加工技术。汽车的轮毂轴承单元已发展成为专用的轮毂轴承,它是由一个带双沟的外圈,两个单沟道的内圈,两列钢球、一副玻璃纤维尼龙保持架,两个密封圈构成。轴承轮毂加工在两方面要求比较高,一是外圈二道沟的中心距,二是轴向单元的轴承的轴向油隙。这使得加工和装配的难度极大。因此在外圈的精加工阶段就应采用对应的圆体成型车刀,用来精车加工面,由于这个加工面是一次安装下同时完成车削的,所以其沟距精度完全依靠成型车刀的精度了。因此,在大型轴承和高精度轴承在加工过程中,采用硬车削(以车代磨)工艺,是轴承行业的加工趋势,而且该工艺加工效率高、成本低,传统工艺根本无法与其抗衡。

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在实际生产加工过程中,轮毂轴承单元一般会经过热处理工艺(淬火),因为淬火后的轮毂轴承单元具有硬度高、强度高,几乎没有塑性等特点。所以经常用来制作轴承、齿轮、高硬度零件。从反的方面来说,正因为加工轮毂轴承的淬硬钢的这些特点,导致其加工的难度系数比普通钢材更高。这就对加工该类材料的刀具,提出了更为苛刻的要求。对此我们一般推荐PCBN刀具,因为PCBN刀具不仅具有很高的硬度,还具有较高的化学稳定性,良好的导热性,使得在加工的过程中,被加工材料的热量快速从切削点传递出去,减少了工件的热变形,提高了加工精度和切削效率及刀具的使用寿命,是机械加工中必不可少的工具。

但是由于市面上PCBN的产品系列有很多种,到底选用哪一种PCBN刀片,才是最优化的加工方案呢?

对此我们推荐BN-H10 C25牌号的涂层PCBN刀片来加工轮毂轴承。而且BN-H10 C25材质针对被加工材料特点,将CBN聚晶复合刀片进行特殊的涂覆处理,可以减少与工件接触过程中的摩擦力,从而减小切削力,降低切削中的摩擦生热,减小工件的热应力形变,与未被涂覆的PCBN刀片相比,其平滑涂层与CBN母材完美结合,可获得更优异的切削性能,降低了弯月牙的磨损,提高加工精度和使用寿命。

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具体刀具解决方案如下:

工件硬度:HRC58-62

选用刀片:BN-H10 C25

切削参数:VC=180m/min,Fr=0.1mm/r,ap=0.15mm

加工方式:干式切削

表面粗糙度:≤Ra0.6。

总结:

目前我国正以高铁、载人航天、新能源汽车、人工智能为代表的高端制造业来打造未来工业的4.0,抢占未来工业的制高点,完成对发达国家的整体超越,实现中华民族的伟大复兴。但是这些目标和计划离不开每一位参与者的孜孜追求,也离不开每一个零部件和每一道工序的精益求精。我们只有努力发展和技术创新,才能真正实现弯道超车,才能成为真正的制造业强国。虽然要想达到这样的目标很难,但是路漫漫其修远兮,我们愿一起求索。


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