擺桿軸承是錘鉆電動工具的重要部件，對擺桿軸承整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行了深入分析，并修改了軸承內(nèi)圈、外圈的熱處理工藝，得到了理想的顯微組織，產(chǎn)品順利通過測試，為順利生產(chǎn)擺桿軸承提供可靠的理論指導(dǎo)。

　　錘鉆俗稱電錘，是廣泛使用的一種鑿削工具。電錘是由傳動機(jī)構(gòu)帶動活塞在一個(gè)汽缸內(nèi)往復(fù)壓縮空氣，汽缸內(nèi)空氣壓力周期變化帶動汽缸中的擊錘往復(fù)打擊鉆頭的頂部，使鉆頭在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時(shí)，還受到一個(gè)方向垂直于鉆頭的往復(fù)錘擊運(yùn)動，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)打擊、鉆孔功能，擺桿軸承是重要的傳動裝置，對傳動性能起著決定性作用。

　　錐鉆可分為有線和無線兩種方式，充電式錘鉆可代替有線式錘鉆的工作，攜帶方便，隨時(shí)隨地可供使用。為滿足新的使用要求，開發(fā)2 kg級別中鉆速最快的充電式錘鉆：最佳鑿削表現(xiàn)、最好性能—重量比。具體參數(shù)：最大空載速率960 r/min；捶快擊率4260 r/min；最大捶擊能量3 J；最大鋼材鉆孔直徑13 mm。所用擺桿軸承需滿足錘鉆以上性能要求。

1、結(jié)構(gòu)及加工藝流程分析

1.1、結(jié)構(gòu)分析

　　擺桿軸承作為一種往復(fù)傳動裝置，可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，其部件簡圖如圖1 所示。內(nèi)圈通過傳動齒輪和主軸同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，外圈通過汽缸和鉆頭主軸連桿，通過擺桿軸承這種結(jié)構(gòu)，把主軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為鉆頭的往復(fù)直線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)電錘的打擊、鉆削動作。具體運(yùn)動表現(xiàn)：內(nèi)圈驅(qū)動，外圈擺動，鋼球在保持架的限制作用下在溝道里轉(zhuǎn)動，整個(gè)部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

a) 擺桿軸承外部形狀　(b)擺桿軸承結(jié)構(gòu)示意圖

圖1　擺桿軸承外部形狀和結(jié)構(gòu)示意圖

　　根據(jù)使用要求內(nèi)圈材料為GCr15 ，化學(xué)成分見表2 ，外圈材料為20CrMnTi ，化學(xué)成分見表3。

表1　擺桿軸承部件的主要參數(shù)

表2　內(nèi)圈、外圈的化學(xué)成分表（%）

1.2、 加工藝流程分析

　　內(nèi)圈加工工藝流程：鉆孔→粗車外圓→車外圓平高度→車內(nèi)孔平總高倒角→兩端倒內(nèi)角→兩端車外圓→剝圓球→挖溝道→連續(xù)爐熱處理，其中重要的環(huán)節(jié)是連續(xù)爐熱處理，因?yàn)檫B續(xù)爐是敞開式加熱爐，易出現(xiàn)氧化、脫碳現(xiàn)象，現(xiàn)改進(jìn)熱處理工藝為真空淬火。

　　外圈工加工藝流程：熱鍛成型→車內(nèi)孔、平面→車柄、倒角→挖溝道→真空熱處理→超精研溝道，外圈的熱處理工藝因受彎矩，所以真空熱處理尤為重要。

　　整個(gè)擺桿軸承的生產(chǎn)流程：內(nèi)圈、外圈擺放→壓入保持架→尺寸檢查→清洗→噪音測試→性能測試→加油脂→成品入庫。其中尺寸檢查主要是檢查游隙，以保證裝配位置。

2、真空熱處理工藝曲線

2.1、內(nèi)圈熱處理工藝分析

　　內(nèi)圈受到徑向力和軸向力作用，所用材料為高碳鉻軸承鋼鋼GCr15，淬火后硬度要求較高為60~64HRC，為防止高碳鋼氧化、脫碳及尺寸變形等現(xiàn)象，采用真空淬火，使用COFI 集團(tuán)的真空淬火爐，該爐的溫度均勻性可到±5℃，極限真空度為1×10^{- 6} Pa， 最高溫度1650℃，淬火溫度為840℃，入油冷卻后回火，工藝曲線見圖2。

圖2　內(nèi)圈GCr15 真空淬火工藝曲線

2.2、外圈熱處理工藝分析

　　外圈受到周期變化的彎矩和扭矩作用，彎矩是造成擺桿軸承破壞的因素之一，相對來說尺寸精度高，易破壞，選用材料20CrMnTi，熱處理方法為真空表面淬火和滲碳處理，采用氣體真空滲碳，有分解、吸收和擴(kuò)散三個(gè)階段組成。滲碳層深度要求為0.3 mm 左右，因變形要求嚴(yán)格采用低溫滲碳，滲碳層均勻，采用一段式滲碳。在滲碳初期向爐內(nèi)以一定流量通入甲烷并維持壓力為4×10⁴ Pa，充分滲碳后，進(jìn)入擴(kuò)散期，將滲碳?xì)怏w抽走并使?fàn)t內(nèi)氣壓至工作真空度66.7 Pa，在此條件下繼續(xù)加熱一段時(shí)間，冷卻至840℃后入油冷卻，冷處理后高溫回火至190℃，以降低熱應(yīng)力，改善機(jī)械切削性能，為磨削做工藝準(zhǔn)備。滲碳結(jié)束后藝曲線見圖3。

圖3　外圈20CrMnTi 真空滲碳、淬火工藝曲線

4、結(jié)論

　　擺桿軸承是一種特殊的滾動軸承，承受高載荷交變應(yīng)力及高轉(zhuǎn)速的條件下服役，其失效形式通常是接觸疲勞破壞和磨損。因此要求擺桿軸承具有高硬度、高耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度及高韌性、高強(qiáng)度和良好的尺寸穩(wěn)定性，相應(yīng)的要求其主要零件內(nèi)圈、外圈的熱處理工藝較成熟穩(wěn)定，特別是易損件外圈更應(yīng)引起注意。通過熱處理試驗(yàn)，可得出如下結(jié)論：

　�。�1）擺桿軸承對尺寸穩(wěn)定性要求較高，為此改進(jìn)工藝，使用真空爐進(jìn)行熱處理；

　�。�2）內(nèi)圈是高碳鋼，經(jīng)過整體真空淬火后可以使其具有高而均勻的硬度、耐磨性高、接觸疲勞壽命高等特點(diǎn)；

　　（3）外圈是合金滲碳鋼，經(jīng)過真空氣體滲碳后可得到均勻的滲碳層，表面淬火和滲碳處理同時(shí)進(jìn)行；

　�。�4）若外圈使用普通滲碳，則會在表層出現(xiàn)晶界氧化層，導(dǎo)致硬度降低，使用真空滲碳則因在無氧化性氣氛中進(jìn)行，硬度得到有效提高，外表面硬度可達(dá)到700+100HV3，回火后適合零件直接裝配使用；

　�。�5）外圈真空熱處理可使零件表面具有極好的活性，并容易引起化學(xué)反應(yīng)，加速零件表面吸收活性碳的過程。

　　（6）合適的油攪速度也有利于減小工件的變形，一般真空淬火時(shí)可選用低速攪拌即可。

　�。�7） 工件的擺放方式。真空熱處理變形小是其一優(yōu)點(diǎn)。但工件的擺放方式不同，其變形量也不同。同時(shí)工件的擺放方式對硬度均勻性也有重要影響，由于真空熱處理是以輻射方式加熱的，擺放方式不好勢必遮擋嚴(yán)重，加熱效果受影響。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 李泉華，熱處理技術(shù)400 問，機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2003 年10 月.
　　[2] 閻承沛，真空與可控氣氛熱處理，化學(xué)工業(yè)出版社[M]，2006 年7 月.
　　[3] 王志鑫，熱處理工操作技術(shù)要領(lǐng)圖解，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005 年1 月.