一种掘进机主轴承以及该掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件的配合加工方法

摘要

本发明提供了一种掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件的配合加工方法，包括以下步骤：锻造外圈与薄壁环件的组合件，并对该组合件去应力退火处理；对组合件的内壁进行粗车加工；对经粗车加工后的组合件进行表面处理；将组合件分离成外圈与薄壁环件；分别对薄壁环件的外径槽、薄壁环件的内径、外圈的径向孔以及外的内径进行加工，以保证外圈与薄壁环件相互配合的端面的同轴度；依次对薄壁环件的两个淬火面进行初精加工、对薄壁环件的内壁进行精加工以及薄壁环件的两个淬火面进行精加工；完成外圈滚道面与薄壁环件的配合加工。

说明书

技术领域

本发明涉及轴承加工技术领域，具体地，涉及一种掘进机主轴承以及该掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件的配合加工方法。

背景技术

主轴承是盾构主驱动系统的核心部件，起直接传递动力和载荷的作用。主轴承的结构主要包括薄壁环件、外圈、内圈、主推滚子、辅推滚子、径向滚子以及用于安装滚子的保持架，外圈的内壁与内圈的外壁之间形成有用于安装主推滚子的主推滚道、用于安装辅推滚子的辅推滚道以及用于安装径向滚子的径向滚道，其中主推滚道承受轴向力、辅推滚道承受倾覆力矩产生的反向推力、径向滚道承受径向力；主推滚道与辅推滚道均为平面，具有高的加工与旋转精度；薄壁环件的一面作为辅推滚道，其目的是缓解盾构机主轴承在施工时所受到的轴向冲击载荷，提高主轴承使用寿命。

主轴承中的薄壁环件作来一个大型环件，其因在加工过程中易变形，且因薄壁环件作为滚道面，对其平面度和平行度有较高的要求，因而导致薄壁环件的加工难度较大。

发明内容

一种掘进机主轴承，包括第一外圈、第二外圈、内圈、滚动体和薄壁环件；

所述第一外圈套设于内圈上，且第一外圈与内圈之间设有用于安装滚动体的滚道；

所述第二外圈与第一外圈相连且套设于内圈上，第二外圈与内圈之间设有用于安装滚动体的滚道；

所述滚动体包括主推滚子、径向滚子和辅推滚子，所述主推滚子设置于第一外圈与内圈之间形成的主推滚道内，所述径向滚子设置于第二外圈与内圈之间形成的径向滚道内，所述辅推滚子设置于第二外圈与内圈之间形成的辅推滚道内，且径向滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互平行设置、主推滚子和辅推滚子的中心轴线与径向滚子的中心轴线相互垂直设置；

所述薄壁环件设置于辅推滚道内，且置于辅推滚子与第二外圈内壁之间。

本发明提供了一种掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件的配合加工方法，用于对上述所述的掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件进行配合加工，其包括以下步骤：

步骤一、锻造外圈与薄壁环件的组合件，并对该组合件去应力退火处理；

步骤二、对组合件的内壁进行粗车加工；

步骤三、对经粗车加工后的组合件进行表面处理；

步骤四、将组合件分离成外圈与薄壁环件；

步骤五、分别对薄壁环件的外径槽、薄壁环件的内径、外圈的径向孔以及外圈的内径进行加工，以保证外圈与薄壁环件相互配合的端面的同轴度；

步骤六、依次对薄壁环件的两个淬火面进行初精加工、对薄壁环件的内壁进行精加工以及薄壁环件的两个淬火面进行精加工；

步骤七、完成外圈滚道面与薄壁环件的配合加工。

可选的，所述步骤二中，对组合件的内壁进行粗车加工的具体方法如下：

S2.1、预设组合件中用于制作薄壁环件且与组合件的中心轴线相互垂直的其中一个端面作为基准面；

S2.2、基于该基准面对组合件的内壁进行粗车加工，并对组合件的内壁预留有4mm-6mm的加工余量。

可选的，所述步骤三中，对经粗车加工后的组合件进行表面处理的具体方法如下：

S3.1、将经粗车加工后的组合件置于井式回火炉进行第一次回火处理，

S3.2、回火后对组合件中的基准面以及与该基准面相互平行的端面进行淬火处理，

S3.3、淬火后对组合件进行第二次回火处理。

可选的，第一次回火处理的温度设置为160℃-180℃，保温时间设置为240min-260min。

可选的，淬火处理后的硬度设置为68HRC-62HRC。

可选的，第二次回火处理的温度设置为160℃-180℃，保温时间设置为240min-260min。

可选的，所述步骤四中将组合件分离成外圈与薄壁环件的具体方法为：采用车削的方式将外圈与薄壁环件进行分离，并对分离后的薄壁环件的外圈预留6mm-8mm的加工余量。

可选的，所述步骤五中，在对外圈内径和薄壁环件的内径进行加工时，采用车削的方式进行，并以外圈与基准面相互平行的外端面为加工基准面，以便保证外圈与薄壁环件之间的平面度。

可选的，所述步骤六中，薄壁环件的两个淬火面进行初精加工的具体方法如下：

1)通过连接件将外圈与薄壁环件进行相互锁紧；

2)采用单次加工2mm-4mm的方式对薄壁环件朝外的第一个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

3)松动连接件并将薄壁环件翻转180度后再行锁紧；

4)采用单次加工2mm-4mm的方式对薄壁环件的第二个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

5)完成对薄壁环件的两个淬火面的初精加工。

可选的，所述步骤六中，对薄壁环件的内壁进行精加工的具体方法为：采用单次加工4mm的方式对薄壁环件的内壁进行精车削加工。

可选的，所述步骤六中，对薄壁环件的两个淬火面进行精加工的具体方法为：

A、通过连接件将外圈与薄壁环件进行相互锁紧；

B、采用单次加工0.2mm-0.4mm的方式对薄壁环件朝外的第一个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

C、松动连接件并将薄壁环件翻转180度后再行锁紧；

D、采用单次加工0.2mm-0.4mm的方式对薄壁环件的第二个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

E、完成对薄壁环件的两个淬火面的初精加工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过将主轴承中的外圈作为薄壁环件的加工工装，即有效防止了薄壁环件在加工过程中的变形，又同步保证了薄壁环件与外圈之间的平面度和平行度，从而保证薄壁环件作为辅推滚道面的平面度与平行度。

(2)本发明中通过对外圈和薄壁环件进行表面处理(第一次回火、淬火、第二次回火)，并通过对表面处理工艺的温度及保温时间的具体设置，保证了薄壁环件具有良好的硬度、淬硬层深度。

(3)本发明中通过采用主轴承外圈作为薄壁环件加工工装，在薄壁环件加工安装面与滚道面时保证了高的平面度与平行度，提高了加工效率。

(4)本发明中通过设置连接件，以防止薄壁环件在加工过程中产生轴向窜动。

(5)本发明中通过将外圈与薄壁环件的加工基准设置为同一基准面，以使外圈滚道面与薄壁环件之间进行配合游隙加工，与普通滚道配游隙相比减少了关联尺寸的加工，提高了游隙匹配效率，减少了整套轴承的加工工时。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中一种掘进机主轴承的结构示意图；

图2是本发明实施例中外圈与薄壁环件的合锻件结构示意图；

图3是本发明实施例中外圈、薄壁环件通过连接件连接后的结构示意图。

其中：

10、合锻件，1、外圈，2、薄壁环件，3、连接件，4、第一外圈，5、内圈，6、滚动体，6.1、主推滚子，6.2、径向滚子，6.3、辅推滚子。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。

本实施例:

参见图1所示，本发明提供了一种掘进机主轴承，包括第一外圈4、第二外圈1、内圈5、滚动体6和薄壁环件2；

所述第一外圈4套设于内圈上；

所述第二外圈1与第一外圈4相连且套设于内圈5；

所述滚动体6包括主推滚子6.1、径向滚子6.2和辅推滚子6.3，所述主推滚子6.1设置于第一外圈4与内圈5之间形成的主推滚道内，所述径向滚子6.2设置于第二外圈1与内圈5之间形成的径向滚道内，所述辅推滚子6.3设置于第二外圈1与内圈5之间形成的辅推滚道内，且径向滚子6.2的中心轴线与内圈5的中心轴线相互平行设置、主推滚子6.1和辅推滚子6.3的中心轴线与径向滚子6.2的中心轴线相互垂直设置；

所述薄壁环件2设置于辅推滚道内，且置于辅推滚子6.3与第二外圈1内壁之间。

本发明还提供的一种掘进机主轴承外圈滚道面和薄壁环件的配合加工方法，包括以下步骤：

步骤一、采用锻造的方式将外圈与薄壁环件加工成整件(如图2所示的合锻件10)，并对该合锻件10进行去应力退火处理；

步骤二、对合锻件10的内壁进行粗车加工：预设合锻件10中用于制作薄壁环件且与合锻件10的中心轴线相互垂直的其中一个端面作为基准面，并基于该基准面对合锻件10的内壁进行粗车加工；

步骤三、表面处理：将经粗车加工后的合锻件10置于井式回火炉进行第一次回火处理，回火后对合锻件10中的基准面以及与该基准面相互平行的端面进行淬火处理，淬火后对合锻件10进行第二次回火处理；

步骤四、分离第二外圈1与薄壁环件2：采用车削的方式将第二外圈1与薄壁环件2进行分离，并对分离后的薄壁环件2的外圈预留7mm的加工余量；

步骤五、分别对薄壁环件2的外径槽、薄壁环件2的内径、第二外圈1的径向孔以及第二外圈1的内径进行加工，以保证第二外圈1与薄壁环件2相互配合的端面的同轴度；

步骤六、采用连接件3(连接件3优选设置为螺栓、销钉等结构)贯穿安装于第二外圈1的径向孔内，并使连接件3的一端卡装于薄壁环件2的外径槽内，实现第二外圈1与薄壁环件2的相互锁紧(参见图3所示)；

步骤七、精加工薄壁环件2与其基准面相互平行的端面：采用单次加工4mm的方式对薄壁环件2中与其基准面相互平行的端面进行精磨削或精车削加工；

步骤八、精加工薄壁环件2的内壁：通过连接件3将第二外圈1与薄壁环件2进行相互锁紧，并采用单次加工4mm的方式对薄壁环件2的内壁进行精车削加工；

步骤九、精加工薄壁环件2的基准面：通过连接件3将第二外圈1与薄壁环件2进行相互锁紧并使薄壁环件2的基准面朝外设置，采用以每次0.2mm的方式对薄壁环件2的基准面进行精磨加工；

步骤十、完成第二外圈1滚道面与薄壁环件2的配合加工。

可选的，所述步骤二中，对合锻件10的内壁进行粗车加工时，需对合锻件10的内壁预留有4mm-6mm的加工余量。

可选的，所述步骤三中，第一次回火处理的温度设置为170℃，保温时间设置为240min；淬火处理后的硬度设置为68HRC-62HRC；第二次回火处理的温度设置为170℃，保温时间设置为240min。

可选的，所述步骤五中，在对第二外圈1内径和薄壁环件2的内径进行加工时，采用车削的方式进行，并以第二外圈1与基准面相互平行的外端面为加工基准面，以便保证第二外圈1与薄壁环件2之间的平面度。

可选的，所述步骤七中，精加工薄壁环件2与其基准面相互平行的端面的具体方法如下：

1)通过连接件3将第二外圈1与薄壁环件2进行相互锁紧；

2)采用单次加工4mm的方式对薄壁环件2朝外的第一个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

3)松动连接件3并将薄壁环件2翻转180度后再行锁紧；

4)采用单次加工4mm的方式对薄壁环件2的第二个淬火面进行磨削初精加工或车削初精加工；

5)完成对薄壁环件2的两个淬火面的初精加工。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。