40CrNiMoA鋼制圓錐滾子軸承保持架兜孔加工工藝

郭曉玉，陳曉強，陳敏潔，楊會超

(洛陽LYC軸承有限公司 軍工精密軸承事業部，河南 洛陽 471039)

目前圓錐滾子軸承保持架材料多為20#鋼，加工工藝以沖壓為主，由于受機床、模具等因素影響，保持架加工精度不高，安裝使用后軸承噪聲大、壽命短。為提高圓錐滾子軸承各項精度及使用壽命，使保持架具有更好的力學性能，進一步降低軸承噪聲，采用優質合金結構鋼制保持架來代替普通鋼板沖壓筐形保持架，但在軸承研制、加工方面，該類結構及材料的保持架加工尚屬首次。

1 保持架特點分析

1.1 結構

40CrNiMoA優質合金鋼制圓錐滾子軸承筐形保持架結構如圖1所示。該牌號材料強度較高，耐磨性好，但機加工性能差，不適合沖壓加工，除采用拉削加工外，還沒有任何其他加工方式的經驗。

圖1 保持架結構示意圖

1.2 尺寸及精度

1.3 加工難點

(1)由于被加工材料機械加工性能差，兜孔拉削加工時容易粘刀，設計拉刀(圖2)時齒升量不易過大；兜孔形狀為長寬比較大的梯形結構，依標準設計拉刀，需要7～8把拉刀才能完成兜孔加工，成本高、效率低、勞動強度較大。另外，兜孔拉削加工時存在切屑粘刀、拉刀掉塊、刀具使用壽命短及兜孔表面撕裂等問題，影響兜孔表面質量及尺寸精度。

圖2 拉刀示意圖

(2)保持架兜孔與徑向有一個傾斜角度，采用普通拉床加工需設計相應工裝將產品墊高(圖3)，工裝復雜、配合精度差，影響加工產品質量。

圖3 拉孔用夾具

(3)保持器壁薄(最薄處僅為2.5 mm)，拉削過程中受拉削力的作用容易產生變形，為消除變形，拉孔后需增加消除變形工序。加工時為斷續切削，保持架引導面精度不易保證。

2 工藝改進

2.1 制定工藝流程

針對加工難點，改變兜孔的加工方法，將原拉削加工改為鉆、銑孔加工。原工藝路線為：粗車外徑面→軟磨兩端面→軟磨外徑面→精車內徑面→精車外徑面→拉孔→終車外徑面、外斜坡→終車兩端面→精車內徑面、內斜坡→去毛刺。

改進后工藝路線為：粗車外徑面→軟磨兩端面→精車內徑面、內斜坡→終車外徑面、外斜坡→鉆、銑孔→去毛刺。

2.2 確定兜孔加工方法

選用五軸聯動數控機床鉆、銑加工，利用A軸旋轉和C軸分度來控制兜孔傾斜角度與等分差，為避免刀具干涉，在兜孔四角處增加半徑為1 mm或1.5 mm的空刀槽(圖4)。選用尺寸合適的進口高質量銑刀，如直徑為5，10 mm的粗銑刀和直徑為2 mm的精銑刀，一次裝夾完成鉆孔、銑孔加工。該方法不但可以提高兜孔加工精度，降低表面粗糙度值，而且避免了產品變形。

圖4 兜孔加工形狀示意圖

3 效果對比

五軸數控機床加工精度高，選用合適的刀具后，保持架加工精度得以保證，改進前、后保持架加工精度檢測數據對比見表1。由表可知，兜孔表面質量和保持架精度均得到提高，而且改進后的加工方法節約了拉刀成本，具有良好的推廣應用價值。

表1 2種加工方法保持架的精度對比