帶防塵蓋微型軸承內圈加工工藝改進

張旭，崔靜偉，劉燕娜，宋相霖，魏秀軍

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039; 2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039)

1 微型密封軸承結構

微型密封軸承利用彈簧圈將金屬薄板沖壓加工的防塵蓋固定在軸承外圈上，其結構如圖1所示,可以防止灰塵及異物進入軸承內部，減少軸承的磨損，主要用于干燥且有灰塵等較惡劣的環境中。同時，帶防塵蓋的微型軸承裝配時已填入適量的潤滑脂，可在無外部供給潤滑劑的條件下使用[1]。由于帶防塵蓋的微型軸承尺寸小，加工空間受限，使內圈非基面臺階加工較為困難，易出現加工變形，加工精度差、效率低。而且在內圈兩面臺階的加工過程中易出現翻邊毛刺，影響臺階的圓度、壁厚差及端面平行度。

1—外圈；2—彈簧圈；3—鋼球；4—內圈；5—防塵蓋

2 原加工工藝過程及存在的不足

2.1 工藝過程

帶防塵蓋微型軸承內圈的加工工藝為：車成形→磨切斷面→軟磨外徑面→車非基面倒角→熱處理→精車兩面臺階→精車兩面倒角。

某型帶防塵蓋微型軸承內圈車成形加工件簡圖如圖2所示。在車成形過程中，利用數控機床XKNC-20F，采用三爪卡盤將材料為ZGCr15，直徑為9.5 mm的棒料夾緊進行加工。其具體加工步驟為：1)外圓車刀SCLCL1616H-09對棒料端面進行平整加工，作為基準面；2)外圓車刀加工外圓、基面臺階，并進行倒角，實現基面臺階處的清根要求；3)成形刀車制內圈溝道；4)直徑為4 mm的合金鉆頭進行內孔初加工；5)鏜孔刀S06H-STFCR對內孔進行再次加工，并對基面端內孔進行倒角；6)切斷刀SMALR-1616K-3加工非基面臺階并進行切斷，完成內圈的一次加工。

圖2 某微型軸承內圈車成形加工件簡圖

2.2 存在的不足

2.2.1 切斷易變形

由于內圈非基面臺階與棒料相連，加工空間狹小，按照圖2要求，用切斷刀沿徑向進給切削至臺階外徑為7.20～7.25 mm，然后沿軸向運動1.40～1.45 mm，并進行切斷。該加工過程利用切斷刀進行軸向車削，極易損壞切斷刀[2]；并且在切斷過程中，該結構為懸臂中空結構，懸臂長6.55～6.60 mm，切斷處的壁厚僅1.25 mm，工藝剛性較差，極易因切斷而發生變形，使非基面臺階出現圓度、圓柱度不合格，影響內圈的加工精度。

2.2.2 磨切面易倒置

內圈磨切斷面工序中，由于兩面臺階結構相似，僅從臺階面的粗糙程度判斷切斷面，易將兩面臺階位置倒置，磨切斷面后無法判斷臺階的基準面與非基準面，導致廢品的出現。

2.2.3 易出現翻邊毛刺

精車兩面臺階和精車兩面倒角工序均在手動儀表機床C0520B上完成。按照精車兩面臺階工序要求，一面臺階精車完成后，調頭進行另一臺階的精車加工。但在實際加工中發現，由于C0520B為手動機床，為提高生產效率，車制臺階時只沿軸向方向進給與退刀，導致臺階端面出現毛刺。此時，若調頭精車另一臺階，端面的毛刺將影響臺階面與三爪卡盤定位面的定位，從而出現車制臺階圓度、圓柱度不合格，端面垂直差較大等問題。

精車兩面臺階工序中產生的毛刺也將影響精車兩面倒角工序，使車制出的倒角不圓，發生變形，影響軸承的外觀[3]。

3 工藝改進

改進后的帶防塵蓋微型軸承內圈加工工藝為：車成形→磨切斷面→軟磨大外徑面→車非基面臺階→車非基面倒角→熱處理→精車非基面臺階→精車非基面內外倒角→精車基面臺階→精車基面內外倒角。非基面、基面兩端臺階根據加工的基準端面進行區分。

改進后內圈車成形加工簡圖如圖3所示。在車成形過程中，切斷刀具有一定傾斜角度，利用切斷刀SMALR-1616K-3沿徑向加工圓錐臺階，圓錐臺階具有剛性尾巴的作用，可將切斷處的壁厚增加到1.305 mm，壁厚增加量為0.155 mm，提高了工藝剛度和加工穩定性，減少了切斷時的變形。改進工藝后無需沿軸向走刀，減少了走刀路徑，提高了生產效率，同時避免了切斷刀的損壞與磨損，節約生產成本。

圖3 改進后內圈車成形加工件簡圖

由于兩面臺階的結構與尺寸不同，易于辨識，可避免在磨切斷面時倒置其位置，減少廢品的出現。考慮到非基面臺階為圓錐凸臺，需增加車非基面臺階工序，將其加工為圓柱臺階，與基面臺階的加工尺寸要求相同。

為避免翻邊毛刺的出現，精車一端臺階后，進行該端倒角精車加工，將車臺階時端面的翻邊毛刺清除。再精車另一端臺階時，可保證臺階端面與三爪卡盤定位面的可靠定位，無毛刺影響，使內圈臺階的圓度、壁厚差及端面平行度符合加工工藝要求；同時，車制出的倒角形狀規則，不會出現倒角不圓現象，提高了內圈加工精度。

4 結束語

針對帶防塵蓋微型軸承內圈臺階加工過程中出現的問題，對原加工工藝進行改進，車制圓錐臺階，增加切斷時工藝系統的剛性；減少變形量，增加穩定性，同時減少走刀路徑；提高生產效率，降低磨切斷面時廢品的出現。改進工藝后避免了毛刺對軸承內圈臺階加工過程中的不良影響，解決了內圈臺階加工過程中圓度、壁厚差及端面平行度不合格等問題，提高了軸承的加工質量。