一种航空高速轴承保持架精加工方法
技术领域
本发明涉及轴承保持架精加工方法领域。
背景技术
航空发动机主轴轴承是发动机的关键部件之一，其在高速、高温和受力复杂的工况条件下工作，要求具备较长的使用寿命和较高的可靠性。为提高保持架强度、减轻重量，航空发动机主轴轴承多采用40CrNiMoA钢制保持架，以适应高温、高速、大载荷的工作环境，满足发动机主轴轴与发动机同寿命，并提高其使用可靠性。该保持架采用40CrNiMoA合金调质钢材料，此种材料具有高的强度、高的韧性和良好的淬透性，及综合力学性能好的特点，常用于制造承受冲击及循环载荷的重要零件。而航空高速轴承保持架的加工精度还有待进一步提高。
发明内容
本发明要解决现有航空高速轴承保持架的加工精度有待提高的技术问题，而提供一种航空高速轴承保持架精加工方法。
一种航空高速轴承保持架精加工方法，具体按以下步骤进行：
一、将粗料钢坯粗车成型，获得工件；
二、将步骤一获得的工件进行调质处理；
三、将步骤二处理后的工件细车成型；
四、将步骤三处理后的工件进行均磨两平面处理；
五、将步骤四处理后的工件进行磨外径处理，控制预留终磨外径磨削量0.05～0.07mm；
六、将步骤五处理后的工件进行磨内径处理；
七、将步骤六处理后的工件进行表面渗氮处理，控制渗氮深度为0.18～0.3mm；
八、将步骤七处理后的工件进行终次均磨两平面处理；
九、将步骤八处理后的工件进行终磨外径处理，磨削量为步骤五预留的磨削量，工件外径硬度达到43HRC～48HRC；
十、将步骤九处理后的工件进行车内台阶处理；
十一、将步骤十处理后的工件进行磨内台阶处理；
十二、将步骤十一处理后的工件打标记，钻铣兜孔，去毛刺处理；
十三、将步骤十二处理后的工件进行光饰处理，然后清洗；
十四、将步骤十三处理后的工件进行磁粉探伤，然后清洗；
十五、将步骤十四处理后的工件进行第一次动平衡工序，然后进行终检，清洗；
十六、将步骤十五处理后的工件进行镀银，然后进行第二次动平衡工序，清洗，包装，获得航空高速轴承保持架，完成所述一种航空高速轴承保持架精加工方法。
其中均磨两平面指的是均磨上端面和下端面。
进一步的，步骤二中调质处理工艺为，先进行淬火处理：控制预热温度为585～595℃，预热时间为45～51min，终热温度为830～840℃，预热时间为45～51min；然后进行回火处理：控制温度为605～610℃°，处理时间为120～130min，处理后工件硬度达到29～34HRC。
进一步的，步骤七中表面渗氮处理工艺为，先清洗工件，然后升温至440～460℃，保温25～30小时，随炉冷却。
本发明的有益效果是：
1)渗氮前保持架进行调质处理主要是为了获得均匀而致密的索氏体组织，使保持架心部具有足够的强度。
2)“磨内径”工序后面增加表面渗氮工序，目的是工件表面可以获得很高的硬度和耐磨性，且不需进行其它的热处理；渗氮后的工件表面具有很高的抗腐蚀性能；渗氮后的工件变形较小，精度高；且提高工件的表面疲劳强度15％～35％。该保持架外径是引导面，因此增加外径表面渗氮处理，从而提高保持架引导表面的硬度和耐磨性。本工艺采用加大余量法进行全表面渗氮的加工理念，在不需要渗氮的部位预先留出一定的加工余量，其留量比渗氮层深度大一倍以上，渗氮工序完成后将不需要渗氮的表面进行加工去除，同时也修整保持架外径表面渗氮后的变形量。需要注意的是保持架外径是引导面，渗氮后终磨外径磨削量为0.05～0.07mm。
3)渗氮工序前，平面及内径、外径表面采用磨削加工，保证每批次保持架平面、内径及外径尺寸离散度控制在0.005mm以内，目的是统一尺寸，使渗氮层深度一致性及均匀性较好。另外，提高壁厚差的加工精度，为后续动平衡工序不用去除不平衡量打基础。
4)渗氮工序后磨削外径及内台阶目的是提高壁厚差的加工精度，为后续动平衡工序不用去除不平衡量打基础。
5)兜孔的轴向位置理论是在保持架两个平面的中心，但实际加工与理论有一定的差异，为使兜孔的轴向位置加工的更加准确，尽量接近两个平面的中心，因此工艺增加“最终均磨两平面”工序，提高平面尺寸的一致性，减少加工散差，平面尺寸公差控制在0.005mm以内，并使用光电式寻边器找正工件的中心进行对刀，以往采用人工目测对刀或人工计算对刀，偏差较大、不准确，经常重复性调整对刀，调整时间较长，且必产生1件或2件对刀废品，该种光电式寻边器的工作原理是利用工件的导电性，当球头接触到工件表面时电流形成回路，发出声、光报警信号，球头用一弹簧与本体相连，通过光电式寻边器指示灯和机床坐标位置即可得到被测表面的坐标位置，利用它的这些特性，将其装夹在CNC加工中心主轴上就可以用它来对刀、找正和测量工件，光电式寻边器找正或测量工件时，机床主轴不旋转，不仅安全性高而且也不会损伤工件表面，同时对刀、找正的精度较高，提升了兜孔的轴向位置精度。
经测试，采用本发明工艺加工的轴承保持架内径对外径的厚度差为0.001～0.002mm，不平衡量为60～100mg，兜孔轴向位置度为0.04～0.08mm，兜孔对基准面的厚度差为0.02～0.04mm，证实轴承保持架的精度得到显著提高。
综上，改进后的工艺不但提高了航空高速轴承保持架的硬度、耐磨性及抗疲劳强度，而且保持架动平衡工序全部合格，不用去除不平衡量，可见，该种加工方法使保持架各项技术指标全面提升，达到了预期的研究效果。
本发明用于制备航空高速轴承保持架。
附图说明
图1为实施例一所述航空高速轴承保持架的主视剖面图；
图2为实施例一所述航空高速轴承保持架的俯视剖面图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：一种航空高速轴承保持架精加工方法，具体按以下步骤进行：
一、将粗料钢坯粗车成型，获得工件；
二、将步骤一获得的工件进行调质处理；
三、将步骤二处理后的工件细车成型；
四、将步骤三处理后的工件进行均磨两平面处理；
五、将步骤四处理后的工件进行磨外径处理，控制预留终磨外径磨削量0.05～0.07mm；
六、将步骤五处理后的工件进行磨内径处理；
七、将步骤六处理后的工件进行表面渗氮处理，控制渗氮深度为0.18～0.3mm；
八、将步骤七处理后的工件进行终次均磨两平面处理；
九、将步骤八处理后的工件进行终磨外径处理，磨削量为步骤五预留的磨削量，工件外径硬度达到43HRC～48HRC；
十、将步骤九处理后的工件进行车内台阶处理；
十一、将步骤十处理后的工件进行磨内台阶处理；
十二、将步骤十一处理后的工件打标记，钻铣兜孔，去毛刺处理；
十三、将步骤十二处理后的工件进行光饰处理，然后清洗；
十四、将步骤十三处理后的工件进行磁粉探伤，然后清洗；
十五、将步骤十四处理后的工件进行第一次动平衡工序，然后进行终检，清洗；
十六、将步骤十五处理后的工件进行镀银，然后进行第二次动平衡工序，清洗，包装，获得航空高速轴承保持架，完成所述一种航空高速轴承保持架精加工方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中粗料钢坯的材质为40CrNiMoA合金调质钢材料。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中调质处理工艺为，先进行淬火处理：控制预热温度为585～595℃，预热时间为45～51min，终热温度为830～840℃，预热时间为45～51min；然后进行回火处理：控制温度为605～610℃°，处理时间为120～130min，处理后工件硬度达到29～34HRC。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤七中表面渗氮处理工艺为，先清洗工件，然后升温至440～460℃，保温25～30小时，随炉冷却。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤八中终次均磨两平面处理控制平面尺寸公差小于0.005mm。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤十二钻铣兜孔时控制转速为2000～2500r/min，进给量f为70～80mm/min。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤十三中光饰处理采用立式振动光饰机，控制光饰机频率为15～20Hz，振幅为2～4mm，光饰时间为2～3h，光饰材料为高铝瓷材料。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤十四磁粉探伤工艺为，将工件进行清洗退磁，测量工件直径确定电流，对工件的各个表面浇灌磁悬液，同时对工件进行周向磁化和纵向磁化，然后在黑光灯下检测工件表面缺陷。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤十六镀银工艺采用电镀方式进行。其它与具体实施方式一至八之一相同。
本实施方式镀银工艺具体操作如下：来料检查→消除应力→有机溶剂除油→超声波清洗→屏蔽保护→装挂→电解除油/化学除油→热水清洗→流动冷水洗→水膜连续检查→强酸侵蚀→流动冷水洗→弱酸侵蚀→流动冷水洗→换挂具→去离子水漂洗→镍沉积→流动冷水洗→去离子水漂洗→预镀银→镀银→流动冷水洗→去离子水漂洗→电解钝化→流动冷水洗→去离子水漂洗→去屏蔽→一次脱水→二次脱水→干燥→卸挂具→除氢→交检→包装。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤十六镀银时控制工件镀银层厚度0.025～0.045mm。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种航空高速轴承保持架精加工方法，具体按以下步骤进行：
一、将粗料钢坯粗车成型，获得工件；
二、将步骤一获得的工件进行调质处理；
三、将步骤二处理后的工件细车成型；
四、将步骤三处理后的工件进行均磨两平面处理；
五、将步骤四处理后的工件进行磨外径处理，控制预留终磨外径磨削量0.06mm；
六、将步骤五处理后的工件进行磨内径处理；
七、将步骤六处理后的工件进行表面渗氮处理，控制渗氮深度为0.2mm；
八、将步骤七处理后的工件进行终次均磨两平面处理；
九、将步骤八处理后的工件进行终磨外径处理，磨削量为步骤五预留的磨削量，工件外径硬度达到45HRC；
十、将步骤九处理后的工件进行车内台阶处理；
十一、将步骤十处理后的工件进行磨内台阶处理；
十二、将步骤十一处理后的工件打标记，钻铣兜孔，去毛刺处理；
十三、将步骤十二处理后的工件进行光饰处理，然后清洗；
十四、将步骤十三处理后的工件进行磁粉探伤，然后清洗；
十五、将步骤十四处理后的工件进行第一次动平衡工序，然后进行终检，清洗；
十六、将步骤十五处理后的工件镀银，然后进行第二次动平衡工序，清洗，包装，获得航空高速轴承保持架，完成所述一种航空高速轴承保持架精加工方法。
步骤一中粗料钢坯的材质为40CrNiMoA合金调质钢材料；
步骤二中调质处理工艺为，先进行淬火处理：控制预热温度为580℃，预热时间为48min，终热温度为835℃，预热时间为48min；然后进行回火处理：控制温度为610℃°，处理时间为125min，处理后工件硬度达到30HRC。
步骤七中表面渗氮处理工艺为，先清洗工件，然后升温至450℃，保温28小时，随炉冷却。
步骤八中终次均磨两平面处理控制平面尺寸公差小于0.005mm。
步骤十二钻铣兜孔时控制转速为2300r/min，进给量f为75mm/min。
步骤十三中光饰处理采用立式振动光饰机，控制光饰机频率为20Hz，振幅为3mm，光饰时间为2.5h，光饰材料为高铝瓷材料。
步骤十四磁粉探伤工艺为，将工件进行清洗退磁，测量工件直径确定电流，对工件的各个表面浇灌磁悬液，同时对工件进行周向磁化和纵向磁化，然后在黑光灯下检测工件表面缺陷。
步骤十六镀银工艺采用电镀方式进行。
步骤十六镀银时控制工件镀银层厚度0.030mm。镀银后工件表面无起泡、分层等现象，颜色均匀一致。表面镀银结合力100％合格。
将本实施例加工的3个批次的某型轴承保持架进行工艺试验，试验结果如下：
S1-S2：兜孔轴向位置度，S-S1：兜孔对基准面的厚度差，Kc：内径对外径的壁厚差。
由以上测试结果可知，采用本发明工艺加工的轴承保持架的精度得到显著提高。
