五軸熱旋壓加工的制作方法

目前我國軸承加工，是一種材質通過精密車床加工出來的。從材料到加工工藝都對軸承套圈的金屬晶體結構，材料的彈性沒有幫助，以至于套圈的抗疲勞、傳溫能力彈性能力下降、使用軸承周期壽命短的缺點。

本發明通過熱旋壓的加工方法，改變軸承套圈的晶粒結構。增加套圈晶粒界面彈性，從而達到提高質量的目的。

說到套圈質量、就要先講復合金屬材料熔鑄，我申請的“短節分格式復合材料熔鑄法”發明專利名稱。其中技術就是三種金屬組成的復合材料。本發明專利也是在這一技術的起點上的新的創新。也就是對復合金屬材料的熱旋壓加工。

本發明加工工藝分四個步驟：一是鍛打加工、二是熱旋壓加工、三是車床加工和精磨、四是淬火。本發明只講鍛打和熱旋壓加工。

說明書附圖中：圖1是三種材料復合金屬圈的鍛打圖。

首先是獲得一種三層復合金屬套圈毛胚料、見圖1中數字符號①，這是一塊三種液態金屬同時熔鑄形成的復合金屬材料，在符號①中、符號⑧表示抗高溫晶粒層，符號⑨表示抗扭力晶粒層，符號⑩表示快速傳溫晶粒層。三種不同晶粒層形成的晶粒界面本身強化了內部晶粒 結構，增加了套圈抗疲勞和彈力。圖1中數字符號②表示在電爐中燒紅了的套圈。套圈要裝進符號⑦的圈槽內進行結構鍛打，必須要用過渡圈③和⑧組成的梯形槽內打入。圖中數字符號⑤表示定位槽，圖中數字符號⑥表示安裝在空氣鍛打機座上的鍛打圈座。通過對復合金屬的鍛打，得到更緊密的晶粒結構。

鍛打后就進行第二道工序，熱旋壓加工。

熱旋壓加工主要是對軸承內外圈的滾動滑道進行碾壓成形加工，加工之后，內外圈滑道只精磨就可以淬火了。

說明書附圖中：圖2是五軸熱旋壓加工機械主視圖。

圖2和圖3是本發明五軸熱旋壓加工的主要技術方案。圖2和圖3的數字符號編號一致，都表示一個部件。

說明書附圖中：圖3是五軸熱旋壓加工機械側面圖。

在說明書符圖2中，由數字符號①、②、③、④、⑤組成的五根滾筒，象卷板機結構一樣。其中數字符號①、②表示動力滾筒，數字符號③、④表示定位滾筒，數字符號⑤表示壓力滾筒，形成五軸連動加工方法。圖中數字符號⑥表示夾具空心滾筒，軸承套圈毛胚料⑦就夾放在空心滾筒上。圖中數字符號⑧表示外蓋，緊夾套圈。⑨表示深孔螺絲螺母。圖中數字符號⑩表示活動滾輪，其外邊緣形狀和尺寸和軸承滑道尺寸一樣。主要靠這個活動滾輪滾動碾壓出軸承內外滑道。通過⑩活動滾輪的滾動碾壓，使軸承圈內部晶粒界面產生變形，而獲得更好的彈力強大的晶粒結構，通過強力的重復碾壓，也使軸承套圈滑道表面晶粒組織更加緊密，和鍛打方式效果一樣。粗步估計符號⑥ 空心滾筒轉動300到500圈可以完成熱旋壓的加工。完成軸承套圈毛胚料5-10毫米成形、變形的碾壓加工，直到套圈滑道加工成形。圖中數字符號(11)表示液壓臂，通過液壓力的精確控制，精確的以絲為單位的向下壓，來保證加工的精確度。本發明機械部位看似簡單，在環境加熱溫度的情況下，保證旋壓精度，也是要努力的。最笨的辦法是內外圈加工好后，再來配中間滾柱的尺寸。圖中數字符號(12)是熱旋壓變形空間，是本發明重要設計之一。這個空間的材料，將在下一道精車工序中被加工掉。熱施壓變形空間的設計，使三層復合材料圓圈產生變形，形成晶粒界面的略彎曲的新的結構，見圖4中B面、B-2。有利于軸承套圈的抗震，有利于軸承套圈的抗疲勞。圖2中數字符號(13)，表示火焰加熱焊槍。對軸承套圈進行加溫旋壓，再加溫再旋壓。使套圈保證溫度在250度到400度之間。所以設計中加入了符號(16)溫度計或溫度傳感器來方便和完善加熱工藝。為什么不將套圈燒紅一次碾壓呢？因為那樣達不到對套圈滑道的表面至密碾壓加工。金屬在250度和400度時，晶體應力減小，膨脹變形開始，此時還具有一定的硬度，為了獲取滑道表面的組織更緊密，可以采用邊加熱邊旋壓，再加熱再旋壓，還可在加工中途采用表面淬火，再加熱旋壓的方式，來得到高質量的晶體組織結構。加熱可能會使五軸之間機械轉動形成加工的誤差。對符號⑩也有影響。圖中符號(14)表示動力齒輪，圖中數字符號(15)表示滾筒軸和銅套系列。

熱旋壓加工主要是對軸承套圈內外滑道的加工，也是對軸承套圈復合金屬材料內部金屬晶粒界面的變形加工，其加工性質和鍛打一 樣，可取得良好的金屬加工效果。熱旋壓加工過后再進行其它三個面的精車加工，和滑道的精磨加工。

利用熱旋壓加工軸承滑道和設計變形空間，使軸承晶粒界面設計變得多樣化，是一種新的軸承加工的方法。

熱旋壓加工剛開始是低轉速，越到達加工精度尺時速度越快。加工必須要控制好轉速、溫度、壓力臂進車速度、停止和再次加溫時間。加工中途微淬火次數等。

圖2圖3是軸承外圈加工圖。軸承內圈的外滑道加工工藝方法一樣，只需改變圖2中符號⑥夾具空心滾筒的設計即可。

說明書附圖中：圖4是常規軸承套圈和熱旋壓加工后軸承套圈晶粒界面對比圖。

圖4是本發明要求達到的加工后晶粒界面分布情況。圖4中A面是常規軸承晶體分布，一種材料加工的軸承套圈其晶粒是規則無變化的。圖右邊是三種復合材料的晶界分布，見B面中數字符號①表示抗高溫晶體，數字符號②表示抗扭力晶體，數字符號③表示快速傳熱晶體。下方是通過旋壓加工后的晶界變形效果，實現了旋壓加工得到抗疲勞，增加晶粒結構彈性的目的。

從理論上說，旋壓加工是具有開創性的設計，配合復合材料的技術，將完全改變我國發動機材料和加工難題。