分離型金屬實體保持架數控復合加工工藝

郭鷹，龔元忠，謝英，廖松平，劉志奇

(貴州天馬虹山軸承有限公司，貴州 安順 561000)

1 傳統加工方法存在的問題

分離型金屬實體保持架結構如圖1所示,該保持架由上下兩片通過鉚釘鉚合而成，上下兩片保持架圓周上加工有多個等間距鉚釘孔、鉚釘孔穴及半兜孔。

圖1 分離型金屬實體保持架結構示意圖Fig.1 Structure diagram of separated metal solid cage

傳統方法采用普通車床、立式鉆床、臺式鉆床加工，工藝流程為：粗車成形→細車切斷面→鉆鉚釘孔→锪臺階孔→釘孔倒角→鉚銷子→粗鉆兜孔→精鉸兜孔→精車外徑面→精車內徑面→拆銷子、畫裝配線→精車基面→臺階孔倒角→去毛刺→光飾→清洗→終檢→鍍銀→包裝。該工藝方法雖能加工出符合要求的產品，但工藝復雜，保持架整體精度不高。

主要存在以下問題：

1)內、外徑面及兜孔采用獨立工序加工，保持架兜孔加工安排在精車內、外徑面之前，在精車內、外徑面時因表面不完整會造成斷續車削，加劇了刀具磨損，易出現崩刃現象。保持架引導面的圓度誤差ΔCir、單一平面外徑變動量VDcp難以滿足工藝要求。兜孔周圍表面易出現振紋，保持架內、外徑面的表面粗糙度不能滿足使用要求。

2)在立式鉆床上鉆、鉸兜孔需要分工序多次裝夾工件，需要人工調校工裝，輔助時間長。人工調校工裝的誤差、鉆床主軸偏擺誤差及人工裝夾工件誤差的疊加會導致兜孔圓周等分差難以達到技術要求。

3)傳統兜孔扇面倒角通過銼刀修銼，與兜孔面未形成圓滑過渡，易形成尖角。在工作過程中滾動體與保持架會發生間斷性碰撞，影響軸承正常使用。

4)保持架鉚釘孔及鉚釘孔穴是在普通臺鉆上通過工裝裝夾后人工手動進給加工，普通臺鉆主軸擺動誤差較大，鉆削路徑長，鉆屑不易排出，鉆頭易跑偏，導致加工后鉚釘孔等分差、鉚釘孔中心線對基準端面的垂直度易超差。此外，還易折斷鉆頭。

5)保持架在鉆釘孔工序過程中需要兩片組配后在外徑面上做位置標記再進行加工，如圖2所示，裝配時也要按標記裝配，不能萬能組配，不利于運輸和管理，若裝配過程中未按標記裝配，兩片保持架兜孔會出現嚴重錯位，影響軸承正常使用。

圖2 組配加工示意圖Fig.2 Diagram of assembly processing

隨著工業的不斷發展，對軸承精度的要求也越來越高，保持架作為軸承的重要零件，對其精度也提出了更高的要求。故有必要研究新的加工方法來提高分離型金屬實體保持架的加工精度[1-5]。

2 工藝改進

為解決上述問題，采用數控車銑復合加工機床完成內徑面、外徑面、端面及兜孔的加工，鉚釘孔等采用數控交換工作臺鉆攻中心機床加工，工藝流程為：成形、切斷(車銑復合)→ 精車切斷面(數控車)→鉆鉚釘孔穴、鉆鉚釘孔、倒鉚釘孔角、倒鉚釘孔穴角(鉆攻中心)→去毛刺→光飾→清洗→終檢→鍍銀→包裝。

新工藝的特點包含：

1)采用數控車銑復合加工機床一次裝夾可完成對保持架內外徑面、兜孔、兜孔扇面倒角及內外徑面倒角的車銑復合加工，在兜孔加工之前精車內外徑面。

2)采用數控伺服電動機精密分度編碼器，設置程序對保持架兜孔進行精確分度定位銑削加工，兜孔與兜孔及扇面倒角等分一致性較高。

3)對兜孔及兜孔扇面倒角進行銑削加工(立銑刀分粗、精銑兜孔)，精銑時按程序一并加工扇面倒角，實現兜孔面與扇面倒角圓滑過渡，如圖3所示。

圖3 保持架兜孔精銑示意圖Fig.3 Diagram of precision milling of cage pockets

4)設計的單片加工鉚釘孔夾具(圖4)，根據保持架外徑尺寸及兜孔等分可加工出與兜孔等分相對應的凹槽，通過保持架兜孔扇面倒角與夾具凹槽面自動準確定位后，壓板壓緊工件，經過一次裝夾即可完成單片保持架鉚釘孔、鉚釘孔穴、鉚釘孔倒角、鉚釘孔穴倒角的加工。將保持架鉚釘孔由傳統兩片疊加擺放加工改為單片加工，鉚釘孔深度減少了一半，不易折斷鉆頭，且保持架在圓周方向不受力，不易發生變形。

圖4 單片加工鉚釘孔夾具Fig.4 Fixture for single piece processing of rivet hole

5)高速數控交換工作臺鉆攻中心機床主軸精度較高，鉚釘孔加工精度高。

6)兩片保持架不需要保留裝配標記，可以任取兩片進行裝配，裝配精度高，實現了分離型保持架的萬能組配。

3 實際加工效果

改進前、后兩種工藝方法加工的分離型保持架各項精度測量結果見表1，保持架加工精度提高。

表1 工藝改進前后分離型保持架加工精度Tab.1 Processing accuracy of separated cage before and after process improvement

經對多品種多批次分離型保持架進行數控復合工藝加工，結果表明各項技術指標公差壓縮了5%～10%，提高了產品質量及合格率，同時簡化了加工工藝，降低了生產成本。