帶安裝擋邊及窄小越程槽的軸承套圈加工

劉海波，劉強(qiáng)，宋梓恒

(中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 a.工程技術(shù)部；b.車工工部，哈爾濱 150500)

為提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的性能和使用壽命，在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)影響軸承使用壽命的因素考慮得越來越全面。為了防止某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承外圈安裝擋邊根部存在應(yīng)力集中點(diǎn)，在擋邊根部設(shè)計(jì)了越程槽，以消除使用時(shí)可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中。由于越程槽尺寸很小，加工難度較大，且沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)。因此，針對(duì)窄小越程槽的加工，在對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和分析的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化加工方法，合理選擇銑削刀具，設(shè)計(jì)可一次裝夾完成多工步加工的銑削模具，實(shí)現(xiàn)了帶安裝擋邊及窄小越程的外圈的加工。

1 產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。外圈外徑面靠近一側(cè)端面帶2個(gè)安裝擋邊，每個(gè)擋邊根部有2個(gè)軸向越程槽。越程槽軸向投影尺寸為R2 mm×5.15mm，與擋邊根部最大R0.3 mm圓滑過渡，與外徑面上直徑為56.3 mm的外臺(tái)階相貫，相貫處徑向?qū)挾葹?.37～1.67 mm。由于相貫處寬度較小，導(dǎo)致其加工方法選擇和刀具選用成為難點(diǎn)。

圖1 外圈結(jié)構(gòu)

2 加工方法

2.1 工藝過程

根據(jù)對(duì)外圈結(jié)構(gòu)尺寸的分析，依目前現(xiàn)有的設(shè)備能力，確定加工工藝過程為：首先由車削加工的方式加工至回轉(zhuǎn)體；再先后采取徑向、軸向銑削的方式完成軸向越程槽、外徑面臺(tái)階、擋邊的加工(圖2)。要滿足成品要求，軸向越程槽、外徑面臺(tái)階、擋邊的加工需一次裝夾完成。

圖2 主要工藝過程

2.2 刀具選擇

由越程槽軸向投影尺寸以及其與擋邊根部的圓滑過渡，確定圓柱銑刀刀具圓弧角和銑刀直徑的選擇，即銑削時(shí)應(yīng)使用直徑4 mm、圓弧半徑為0.3 mm的銑刀。由越程槽與外徑面外臺(tái)階相貫處徑向?qū)挾龋_定外徑面臺(tái)階銑刀直徑的選擇，即銑削外徑面臺(tái)階時(shí)應(yīng)使用平頭銑刀，且直徑不應(yīng)超過3.5 mm。如果銑刀直徑過大則可能會(huì)留下如圖3所示的過渡凸起;銑刀直徑過小可能會(huì)存在刀具撓曲讓刀現(xiàn)象，因此，銑削外徑面臺(tái)階時(shí)最終選擇直徑3 mm的平頭銑刀。

圖3 過渡凸起

2.3 工裝的設(shè)計(jì)

為保證外圈的加工精度，必須減少裝夾次數(shù)，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成軸向越程槽、外徑面臺(tái)階、擋邊的全部加工。依據(jù)外圈結(jié)構(gòu)尺寸及設(shè)備伺服軸連接部分的尺寸，考慮排除主軸干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)的銑模如圖4所示。以4個(gè)螺紋孔通過螺紋連接的方式與設(shè)備附加伺服軸連接，工件安裝以φ57.45 mm的沉頭孔定位。φ57.45 mm的軸心線與φ50 mm的軸心線必須在一個(gè)平面上。

圖4 銑模體

3 過程控制

3.1 機(jī)床的調(diào)試

安裝銑模時(shí)，以磁力表吸于主軸上，百分表觸點(diǎn)接觸銑模的工件定位面x軸、y軸方向各2點(diǎn)(2點(diǎn)圓周上相隔180°)，調(diào)整至百分表表針擺動(dòng)小于0.02 mm，此時(shí)設(shè)定機(jī)床A軸為0°；百分表觸點(diǎn)接觸銑模φ57.45 mm所在的圓周面，主軸旋轉(zhuǎn)一周，調(diào)整至百分表表針擺動(dòng)小于0.02 mm，確定機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。

3.2 工件裝夾方式

加工設(shè)備為三軸加工中心, 因其沒有自動(dòng)回轉(zhuǎn)軸，于是增加了一個(gè)伺服分度軸， 將銑模安裝于伺服分度盤上，再將工件按照如圖5所示定位裝夾好。

圖5 裝夾方式

3.3 加工過程

將A軸旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)用φ4 mm圓弧R0.3 mm銑刀，銑削一側(cè)軸向投影尺寸為R2 mm×5.15 mm的越程槽；再將A軸旋轉(zhuǎn)-90°，調(diào)用φ4 mm圓弧R0.3 mm銑刀，銑削另一側(cè)軸向投影尺寸為R2 mm×5.15 mm的越程槽；接著將A軸旋轉(zhuǎn)回0°，調(diào)用φ3 mm的平頭銑刀，銑削外徑上2段直徑為φ56.3 mm的外臺(tái)階。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的銑模彌補(bǔ)了三軸加工中心沒有自動(dòng)回轉(zhuǎn)軸的不足，實(shí)現(xiàn)了僅用一套工裝、一次裝夾即可完成多個(gè)工步加工，有利于保證加工工件的形位精度，同時(shí)提高了加工效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。