圓柱滾子軸承保持架兜孔鎖爪加工工藝改進

劉海波，古毅，關云朋，張宇

(1.中國航發哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150025；2.哈爾濱東安汽車動力股份有限公司，哈爾濱 150066)

為防止圓柱滾子軸承搬運和裝機過程中出現散套或滾子脫落，往往在保持架兜孔周圍設計鎖點或鎖爪[1]，以保證軸承裝配后保持架、滾子、套圈非外力不可分離[2]。保持架兜孔多，每個兜孔兩側均有鎖爪，鎖爪的對稱度和鎖量直接影響軸承的使用性能。由于保持架鎖爪加工質量的穩定性和一致性差，常出現兜孔鎖量過小或鎖量一致性差導致滾子脫落，鎖量過大導致軸承旋轉不靈活的問題[3]，軸承廢品率高，批量返修比例高，故有必要對圓柱滾子軸承保持架兜孔鎖爪加工工藝進行研究，并提出相應的改進措施。

1 原工藝分析及存在的問題

1.1 原工藝

圓柱滾子軸承保持架鎖爪結構[4]如圖1所示，其加工工藝流程為：粗車成形→調質→細車成形→打標記→車外徑面槽→鉆、銑孔→拉方孔→終磨內徑面→車外臺階及倒角→去毛刺→銑臺階爪→去毛刺→光飾→劈爪→清洗→熒光磁粉探傷→清洗→終檢→鍍銀→動平衡→清洗→包裝。

圖1 圓柱滾子軸承保持架鎖爪結構示意圖Fig.1 Structure diagram of locking claw of cylindrical roller bearing cage

1.2 存在的問題

1.2.1 鉆、銑、拉兜孔

兜孔先采用加工中心鉆、銑預制孔，再采用拉床拉削加工。鉆、銑加工采用徑向鉆模工裝，拉削加工采用拉方孔模工裝，如圖2所示，均采用保持架內徑面、端面定位。工裝與保持架之間為間隙配合，配合止口面的基本尺寸相同，保持架內徑尺寸公差為0～0.1 mm,工裝配合止口面尺寸公差為-0.04～-0.02 mm，配合間隙為0.02～0.14 mm。保持架與工裝配合后同軸度差，保持架隨工裝圓周等分旋轉時無法保證兜孔的圓周位置度。

(a) 徑向鉆模 (b) 拉方孔模圖2 兜孔鉆、銑、拉工裝Fig.2 Tooling for drilling,milling and drawing of pocket

1.2.2 銑爪

銑爪用工裝示意圖如圖3a所示，銑爪模上有定位鉤，設計與兜孔尺寸相適應的矩形或圓形定位柱(圖3b)，將其插入兜孔限制保持架的周向移動。為使待加工過梁位于保持架正上方，工作時定位柱和機床工作臺呈傾斜狀態，不便于調整，銑爪后鎖爪對稱性差，厚度不均，進而導致劈爪時2個鎖爪向兜孔內側彎曲程度不一致，出現相鄰兜孔一個鎖量過大，另一個鎖量過小的問題。

(a) 銑爪模具 (b) 定位柱 (c) V形定位槽

1.2.3 劈爪

劈爪用單錐形沖頭如圖4a所示，沖頭一次沖壓同一過梁上的2個鎖爪，同一兜孔兩側的鎖爪需進行2次沖壓。兜孔圓周等分差使過梁寬度不均，劈爪后鎖爪厚度不同，導致鎖爪彎曲程度不一致，最終使滾子沿圓周分布不均勻[5]。

(a) 優化前 (b) 優化后圖4 兜孔劈爪用工裝Fig.4 Tooling for splitting of claw of pocket

2 改進措施

1)在鉆、銑前增加磨兩平面、細磨外徑面、精車內徑面或細磨內徑面工序，提高保持架定位面的精度和改善回轉面的圓度和壁厚差，為后續鉆銑孔、拉方孔、銑爪、劈爪等提供良好的定位基準和精度儲備。優化后的工藝流程為：粗車成形→調質→細車成形→磨兩平面→細磨外徑面→精車內徑面或細磨內徑面→打標記→車外徑面槽→鉆、銑孔→拉方孔→終磨內徑面→車外臺階及倒角→去毛刺→銑臺階爪→去毛刺→光飾→劈爪→清洗→熒光磁粉探傷→清洗→終檢→鍍銀→動平衡→清洗→包裝。

2)將徑向鉆模和拉方孔模與保持架的間隙配合改為過渡配合，配合間隙為-0.01～+0.04 mm，同時將配合止口面相對工裝安裝面的形位精度由0.100 mm降低至0.005 mm。此外，為控制配合間隙，保持架定位面與工裝適配加工，即加工保持架定位面尺寸時，以下工序的工裝進行適配加工，在工藝要求范圍內盡可能保證保持架與工裝無間隙配合，以保證兜孔的圓周位置度。

3)銑爪時將以兜孔定位改為以過梁定位，定位柱改為V形定位槽(圖3c)，V形定位槽卡于兩兜孔之間的過梁上，限制保持架的周向移動，通過提高V形槽的對稱度提高定位精度，進而提高鎖爪對稱性。

4)將劈爪用單錐形沖頭改為雙沖頭結構(圖4b)，利用預加工的2個鎖爪之間的兜孔實現周向定位，該兜孔位于保持架上方且易于調整，每個兜孔兩側的鎖爪僅需一次沖壓，可保證鎖爪的對稱性以及鎖爪與兜孔的相對位置，避免過梁寬度不均導致鎖爪彎曲程度不一致的問題[6]。此外，沖頭表面加工質量及對稱性更易保證，進一步提高了保持架劈爪加工質量。

3 實際加工效果

采用改進工藝加工的圓柱滾子軸承保持架兜孔的鎖量一致性高，加工質量穩定，加工效率提升了近60%，避免了因鎖量問題導致的返修情況。該加工方法可以推廣至其他圓柱滾子軸承保持架兜孔鎖爪的加工。