分離型金屬實(shí)體保持架數(shù)控復(fù)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(tǒng)加工方法存在的問題

分離型金屬實(shí)體保持架結(jié)構(gòu)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(gè)等間距鉚釘孔、鉚釘孔穴及半兜孔。

圖1 分離型金屬實(shí)體保持架結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of separated metal solid cage

傳統(tǒng)方法采用普通車床、立式鉆床、臺(tái)式鉆床加工，工藝流程為：粗車成形→細(xì)車切斷面→鉆鉚釘孔→锪臺(tái)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(nèi)徑面→拆銷子、畫裝配線→精車基面→臺(tái)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(chǎn)品，但工藝復(fù)雜，保持架整體精度不高。

主要存在以下問題：

1)內(nèi)、外徑面及兜孔采用獨(dú)立工序加工，保持架兜孔加工安排在精車內(nèi)、外徑面之前，在精車內(nèi)、外徑面時(shí)因表面不完整會(huì)造成斷續(xù)車削，加劇了刀具磨損，易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象。保持架引導(dǎo)面的圓度誤差ΔCir、單一平面外徑變動(dòng)量VDcp難以滿足工藝要求。兜孔周圍表面易出現(xiàn)振紋，保持架內(nèi)、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(diào)校工裝，輔助時(shí)間長。人工調(diào)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(huì)導(dǎo)致兜孔圓周等分差難以達(dá)到技術(shù)要求。

3)傳統(tǒng)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(dòng)體與保持架會(huì)發(fā)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(tái)鉆上通過工裝裝夾后人工手動(dòng)進(jìn)給加工，普通臺(tái)鉆主軸擺動(dòng)誤差較大，鉆削路徑長，鉆屑不易排出，鉆頭易跑偏，導(dǎo)致加工后鉚釘孔等分差、鉚釘孔中心線對基準(zhǔn)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(biāo)記再進(jìn)行加工，如圖2所示，裝配時(shí)也要按標(biāo)記裝配，不能萬能組配，不利于運(yùn)輸和管理，若裝配過程中未按標(biāo)記裝配，兩片保持架兜孔會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)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(yè)的不斷發(fā)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(shí)體保持架的加工精度[1-5]。

2 工藝改進(jìn)

為解決上述問題，采用數(shù)控車銑復(fù)合加工機(jī)床完成內(nèi)徑面、外徑面、端面及兜孔的加工，鉚釘孔等采用數(shù)控交換工作臺(tái)鉆攻中心機(jī)床加工，工藝流程為：成形、切斷(車銑復(fù)合)→ 精車切斷面(數(shù)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(diǎn)包含：

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

2)采用數(shù)控伺服電動(dòng)機(jī)精密分度編碼器，設(shè)置程序?qū)Ρ３旨芏悼走M(jìn)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(jìn)行銑削加工(立銑刀分粗、精銑兜孔)，精銑時(shí)按程序一并加工扇面倒角，實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)的單片加工鉚釘孔夾具(圖4)，根據(jù)保持架外徑尺寸及兜孔等分可加工出與兜孔等分相對應(yīng)的凹槽，通過保持架兜孔扇面倒角與夾具凹槽面自動(dòng)準(zhǔn)確定位后，壓板壓緊工件，經(jīng)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(tǒng)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(fā)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(shù)控交換工作臺(tái)鉆攻中心機(jī)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(biāo)記，可以任取兩片進(jìn)行裝配，裝配精度高，實(shí)現(xiàn)了分離型保持架的萬能組配。

3 實(shí)際加工效果

改進(jìn)前、后兩種工藝方法加工的分離型保持架各項(xiàng)精度測量結(jié)果見表1，保持架加工精度提高。

表1 工藝改進(jìn)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(jīng)對多品種多批次分離型保持架進(jìn)行數(shù)控復(fù)合工藝加工，結(jié)果表明各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)公差壓縮了5%～10%，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及合格率，同時(shí)簡化了加工工藝，降低了生產(chǎn)成本。