滾動軸承靜音浪形保持架成型凸模加工工藝

■ 洛陽軸承研究所有限公司 （河南 471039） 楊立光

目前，人們對電器的靜音性能要求越來越高，在家電的使用過程中，軸承的振動和噪聲極大地影響著家電的靜音性能。滾動軸承一般由內圈、外圈、滾子和保持架四部分組成，而保持架是引起軸承振動和噪聲的主要原因。

國內外對保持架的研究主要是以降低軸承噪聲為目的，以量大面廣的浪形保持架為研究對象，國外著名的軸承公司對保持架的制造工藝和設計參數(shù)一直在做不斷的優(yōu)化和改進，已經(jīng)研制出各種結構的靜音保持架，但我國對特殊保持架設計制造技術較為落后，對于有特殊要求的保持架的設計應用還停留在研究階段。由于人們對設備及電器的降噪要求越來越高，因此，對保持架的設計要求也越來越高。保持架作為我國靜音軸承研究的一個薄弱環(huán)節(jié)，制約著我國軸承降噪技術的發(fā)展。

1. 靜音保持架結構

本文所述靜音浪形保持架結構已設計成型，但由于其結構的特殊性，使用沖壓成型的凸模不易加工，因此，本文主要對此種保持架的加工工藝進行研究。靜音浪形保持架結構如圖1所示，由球兜6和平面1依次相聯(lián)構成。球兜6中間是球帶2，兩側是直線帶3，球帶2和直線帶3相切，球兜6和平面1之間分別由過渡倒角構成保持架的聯(lián)接。平面上設有鉚孔5，利用鉚釘將上、下兩個靜音保持架及兜孔內的滾動體聯(lián)接在一起。

圖1 靜音浪形保持架

與傳統(tǒng)保持架結構相比，靜音保持架的結構使得滾動體在球兜內只與兩側直線帶接觸，減小滾動體與保持架的接觸面積，可顯著降低滾動體和保持架之間的摩擦。在球帶處可以存儲潤滑油，使?jié)L動體在運動過程中獲得充足的潤滑。這種結構可以顯著地降低保持架與滾動體的碰撞噪聲和摩擦噪聲。

2. 成型凸模加工難點

本文提出的靜音浪形保持架的加工工藝與傳統(tǒng)浪形保持架加工工藝相同，采用沖壓成型的工藝。然而，由于靜音保持架兜孔是兩圓弧相聯(lián)的結構特點，其加工難點在于成型模具的凸模加工制造。凸模結構如圖2所示，由頭部、柄部和整體弧度三部分構成，因其頭部是由球帶曲面和兩段直線曲面帶擬合而成，加工難度較大。球帶與直線帶的交界曲線是一條空間曲線，加之頭部側面結構兩側是兩個同心圓弧面，此結構對沖頭的成型制造帶來了較大的挑戰(zhàn)。凸模→沖頭拋光修整。

圖2 成型模凸模

（1）數(shù)控銑床加工紫銅電極。凸模沖頭是組合曲面零件，需要三維繪圖軟件進行自動編程。本文使用Pro/E創(chuàng)建凸模沖頭制造模型，進行數(shù)控模擬加工，利用后處理器生成NC代碼，如圖3所示。將NC程序導入到數(shù)控銑床加工中心，選用合適的銑削參數(shù)和刀具加工紫銅電極。

另外，成型模具在保持架預成型后一次沖壓成型，需要一定量的沖頭。考慮到軸承保持架的沖壓成型批量要求，對凸模沖頭材質的強度、硬度提出了更高的要求，根據(jù)設計要求選用硬質合金材料，但硬質合金工件依靠一般的機械加工很難實現(xiàn)。

針對以上問題，為了解決此種靜音保持架的沖壓要求，對凸模進行加工工藝分析，提出合理方案，經(jīng)濟高效地解決這一難題。

3. 成型凸模加工工藝分析

由于沖頭結構的復雜性，用一般的機械加工設備不易實現(xiàn)。鑒于硬質合金材料的高硬度特性，在考慮生產(chǎn)成本的前提下，使用中間過渡件配合粉末冶金實現(xiàn)此種沖頭的批量生產(chǎn)。結合我部門車間現(xiàn)有鉆銑加工中心和電火花成型機，本文所提出的加工思路可以實現(xiàn)對此種靜音保持架沖頭的加工。加工工藝路線如下：加工紫銅電極→電火花機加工沖頭→粉末冶金加工硬質合金

圖3 數(shù)控仿真加工軌跡

（2）電火花加工硬質合金沖頭凹模。使用ATC（自動電極交換裝置）的數(shù)控電火花機床的操作過程：機床在開機后，先回到機械原點；然后裝夾工件，將基準球固定在工作臺X、Y行程范圍內任意位置；把要加工的電極裝入ATC電極庫，將基準電極插入主軸夾頭；通過手動控制完成基準電極中心對工件零點的定位；接著完成基準電極對基準球的中心定位，將基準電極的中心偏移量記憶。使用自動編程軟件制作程序，首先輸入使用的電極號、加工深度，執(zhí)行檢索加工條件；再制作測量加工電極中心偏移量的程序與加工程序組合，保存制作好的程序；最后調出程序執(zhí)行即可開始加工，通過粗加工、半精加工和精加工三次電火花加工，將凹模沖頭加工到所需尺寸。

（3）凹模加工沖頭。硬質合金是一種主要由硬質相和粘結相組成的粉末冶金產(chǎn)品。硬質相很硬，主要是各種碳化物。其主要碳化物有：碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）和碳化鈮（NbC）。在大部分情況下，鈷作為粘結相使用。在硬質合金工廠，硬質合金需經(jīng)過混合、壓制和燒結。將硬質合金粉末以適當比例混合完成，裝入到凹模進行壓制，然后燒結出沖頭工件。

（4）沖頭的拋光修整。對燒結出的凸模沖頭進行拋光處理，按加工工藝圖樣的尺寸要求檢查沖頭，進行適當?shù)男拚?/p>

4. 結語

針對高硬度異型結構的零部件，采用常規(guī)機加工無法實現(xiàn)的加工方法，通過電加工制作所需凹模，之后在凹模內采用燒結成型的方法加工出批量零部件，保證了零部件尺寸的一致性和經(jīng)濟可行性。

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