辗扩轴承环疑难问题的对策
发布时间：2013-11-01于秋敏
（哈尔滨工具厂，哈尔滨 150020）
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摘 要：介绍了倾斜式扩孔机的工作原理和模具安装调试方法。针对轴承环的辗扩过程中容易出现的椭圆、锥度、圆角、端面凹心等问题，提出了相应的解决措施。
关键词：扩孔机；轴承环；辗扩
锻造工序中Z后一道工序是辗扩，是一道工序质量要求高，操作技术要求过硬的工序。辗扩又称“扩孔”，是在专门的扩孔机上将平锻机、热墩机、压力机或锻锤等其他设备上锻得的环形坯料的壁厚减薄，使内径和外径同时扩大的工艺。
它的特点是坯料旋转，变形连续内径外径变大，壁变薄并且具有表面变形的特征。采用辗扩工艺可以降低环形锻件的壁厚误差和椭圆度，提高环形锻件的尺寸精度，从而大大地减少了公差和余量，使材料利用率提高，机械加工工时减少，生产效率提高。另外，投资费用低，辗扩尺寸范围大，因此，辗扩工艺得到广泛应用。
1 倾斜式扩孔机工作原理
扩孔机的机身稍有后倾，以便于进出料，并能增加辗扩过程的稳定性。其构造主要由辗压轮、辗压辊、支承辊、信号辊、托料板组成，其工作原理如图1所示。
关键词：扩孔机；轴承环；辗扩
锻造工序中Z后一道工序是辗扩，是一道工序质量要求高，操作技术要求过硬的工序。辗扩又称“扩孔”，是在专门的扩孔机上将平锻机、热墩机、压力机或锻锤等其他设备上锻得的环形坯料的壁厚减薄，使内径和外径同时扩大的工艺。
它的特点是坯料旋转，变形连续内径外径变大，壁变薄并且具有表面变形的特征。采用辗扩工艺可以降低环形锻件的壁厚误差和椭圆度，提高环形锻件的尺寸精度，从而大大地减少了公差和余量，使材料利用率提高，机械加工工时减少，生产效率提高。另外，投资费用低，辗扩尺寸范围大，因此，辗扩工艺得到广泛应用。
1 倾斜式扩孔机工作原理
扩孔机的机身稍有后倾，以便于进出料，并能增加辗扩过程的稳定性。其构造主要由辗压轮、辗压辊、支承辊、信号辊、托料板组成，其工作原理如图1所示。
加热后的环形坯料套在辗压辊上，由电动机通过减速器带动辗压轮旋转，并快速下压，接触坯料后带动辗压辊反向旋转，使坯料壁厚变薄，金属沿切线方向伸长（轴向稍有增展）外径尺寸逐渐增大，同时形成所需要的截面形状。
支承辊引导工件成圆形，并使环形坯料转动平稳，防止环的中心左右摆动，增加辗扩时的稳定性，经过精辗后，使辗压轮回程，将辗好的环件取出。从中可看出锻件的外径尺寸是由辗压轮、信号辊、支承辊三者的位置所决定的。倾斜或扩孔机的规格一般在400mm以下。
2 模具的安装及调试
合格的模具是生产出合格产品的基本条件，首先检查模具是否合格，认定合格后，再进行安装，模具的安装是否合理是生产出合格产品的关键。模具通常采用螺栓紧固。模具共四件：辗压轮（大轮）、辗压辊（小轴）、支承辊、信号辊（如图1），它们的轴心线（母线）在安装好后，必须相互平行。其安装及调试的顺序如下：
（1）安装大轮并调整：调整的方法一般用粉笔测量大轮的轴向跳动值，使之控制在0.1～0.2mm之内，保证大轮转动平稳（图2）。
支承辊引导工件成圆形，并使环形坯料转动平稳，防止环的中心左右摆动，增加辗扩时的稳定性，经过精辗后，使辗压轮回程，将辗好的环件取出。从中可看出锻件的外径尺寸是由辗压轮、信号辊、支承辊三者的位置所决定的。倾斜或扩孔机的规格一般在400mm以下。
2 模具的安装及调试
合格的模具是生产出合格产品的基本条件，首先检查模具是否合格，认定合格后，再进行安装，模具的安装是否合理是生产出合格产品的关键。模具通常采用螺栓紧固。模具共四件：辗压轮（大轮）、辗压辊（小轴）、支承辊、信号辊（如图1），它们的轴心线（母线）在安装好后，必须相互平行。其安装及调试的顺序如下：
（1）安装大轮并调整：调整的方法一般用粉笔测量大轮的轴向跳动值，使之控制在0.1～0.2mm之内，保证大轮转动平稳（图2）。
（2）安装小轴，并调整小轴与大轮的间隙，即图2所示的H。为保证大轮不把小轴刻伤，在装好小轴后，把H值调整到0.5mm左右。开动电机，大轮转动，观察H值的变化，停机后再调整，Z后H值达到0.1mm左右，达到合理间隙。
（3）调整大轮的往复行程，大轮处于上死点位置时，毛坯在小轴上取放应比较容易，大轮处于下死点位置时，大轮和小轴的辗压面之间距离应小于或等于成品锻件的壁厚尺寸，然后在调试的过程中还需进行微调，使之达到合适的压力范围。
（4）安装支承辊和信号辊。用一标准成品锻件套在小轴上，然后调整支承辊与信号辊的位置，标准锻件的中心应偏于小轴中心线的左侧，而支承辊与锻件的接触点与小轴的距离A和信号辊与锻件的接触点与小轴的距离B之间的关系如图1所示。
支承辊的位置非常重要，A的距离过小，辗扩时弯矩大，套圈成型速度慢，套圈易椭圆或被压扁，A的距离过大，辗扩时锻件不稳，易振动，容易造成锻件圆角过大或四棱形。A与B的比例在1∶1.5左右时，辗扩较容易。阻力小，成型快，转动平衡，能获取质量较好的成品锻件。
（5）托料板的作用及调整。托料板的位置如图2所示，它的作用是能够微调锻件的外径锥度。如外径的外侧尺寸偏小时，可在辗扩过程中微调托料板，便可获得理想的几何精度。
3 常见锻件的质量问题及解决方法
辗扩过程中产生的锻件缺陷常见的有：椭圆、锥度、圆角、端面凹心等。
产生椭圆的主要原因：（1）偏移量过大，精辗时间不够（通过调整偏移量，增加精辗时间可解决）。（2）辗压辊（小轴）不同心，小轴在旋转过程中辗压件变形量不均匀。（3）支承辊、信号辊、小轴三者之间的位置或角度不合适。（4）锻件辗到尺寸后，继续辗扩。（5）锻件温度偏高，操作者技术不熟等。（6）坯料过大时也可造成椭圆。
产生锥度的主要原因：（1）大轮和小轴的轴心线不平行。（2）大轮与支承辊的信号辊的轴线不平行。（3）支承辊和信号辊的外圆母线与下支承构件（辊座）的平面不垂直。（4）圆套空心轴间隙大或圆套轴承间隙大，扩孔过程中，小轴有低头现象。（5）大轮往复部位导轨间隙过大。（6）托料板调整不适度。（7）小轴产生磨损。
产生圆角的主要原因：（1）圆角充不满多数是支承辊与小轴间的距离A偏大造成，调整后，再适当延长精辗时间利用锻件具有表面变形的特点，使圆角变小。（2）坯料本身的圆角或偏心太大。（3）辗压比小，锻件温度偏低，也有可能产生圆角。
端面凹心产生的原因：（1）一般情况下是由于毛坯的高度不足造成的。（2）由于设备精度差造成，滑板间隙大或滑头轴承间隙大均可产生凹心。
4 结语
通过对以上锻件缺陷的分析，查明原因，有针对性地进行更换、调整，从而获得高质量的产品。另外，合理地使用冷却水，可以延长模具的寿命，不仅降低了成本，还提高了生产率，是不可忽视的一点。平时要经常注意设备保养，经常注油保证润滑，保证设备的精度是保证质量的关键。
（3）调整大轮的往复行程，大轮处于上死点位置时，毛坯在小轴上取放应比较容易，大轮处于下死点位置时，大轮和小轴的辗压面之间距离应小于或等于成品锻件的壁厚尺寸，然后在调试的过程中还需进行微调，使之达到合适的压力范围。
（4）安装支承辊和信号辊。用一标准成品锻件套在小轴上，然后调整支承辊与信号辊的位置，标准锻件的中心应偏于小轴中心线的左侧，而支承辊与锻件的接触点与小轴的距离A和信号辊与锻件的接触点与小轴的距离B之间的关系如图1所示。
支承辊的位置非常重要，A的距离过小，辗扩时弯矩大，套圈成型速度慢，套圈易椭圆或被压扁，A的距离过大，辗扩时锻件不稳，易振动，容易造成锻件圆角过大或四棱形。A与B的比例在1∶1.5左右时，辗扩较容易。阻力小，成型快，转动平衡，能获取质量较好的成品锻件。
（5）托料板的作用及调整。托料板的位置如图2所示，它的作用是能够微调锻件的外径锥度。如外径的外侧尺寸偏小时，可在辗扩过程中微调托料板，便可获得理想的几何精度。
3 常见锻件的质量问题及解决方法
辗扩过程中产生的锻件缺陷常见的有：椭圆、锥度、圆角、端面凹心等。
产生椭圆的主要原因：（1）偏移量过大，精辗时间不够（通过调整偏移量，增加精辗时间可解决）。（2）辗压辊（小轴）不同心，小轴在旋转过程中辗压件变形量不均匀。（3）支承辊、信号辊、小轴三者之间的位置或角度不合适。（4）锻件辗到尺寸后，继续辗扩。（5）锻件温度偏高，操作者技术不熟等。（6）坯料过大时也可造成椭圆。
产生锥度的主要原因：（1）大轮和小轴的轴心线不平行。（2）大轮与支承辊的信号辊的轴线不平行。（3）支承辊和信号辊的外圆母线与下支承构件（辊座）的平面不垂直。（4）圆套空心轴间隙大或圆套轴承间隙大，扩孔过程中，小轴有低头现象。（5）大轮往复部位导轨间隙过大。（6）托料板调整不适度。（7）小轴产生磨损。
产生圆角的主要原因：（1）圆角充不满多数是支承辊与小轴间的距离A偏大造成，调整后，再适当延长精辗时间利用锻件具有表面变形的特点，使圆角变小。（2）坯料本身的圆角或偏心太大。（3）辗压比小，锻件温度偏低，也有可能产生圆角。
端面凹心产生的原因：（1）一般情况下是由于毛坯的高度不足造成的。（2）由于设备精度差造成，滑板间隙大或滑头轴承间隙大均可产生凹心。
4 结语
通过对以上锻件缺陷的分析，查明原因，有针对性地进行更换、调整，从而获得高质量的产品。另外，合理地使用冷却水，可以延长模具的寿命，不仅降低了成本，还提高了生产率，是不可忽视的一点。平时要经常注意设备保养，经常注油保证润滑，保证设备的精度是保证质量的关键。
来源：《机械工程师》2010年第7期