鑄造軸承端蓋專用車刀設(shè)計及應(yīng)用

張維錄，胡安渠，梁　健，唐新平

(1.棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系，山東棗莊　277800) (2.山東中信科技有限公司，山東棗莊　277100)

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鑄造軸承端蓋專用車刀設(shè)計及應(yīng)用

張維錄1，胡安渠1，梁健1，唐新平2

(1.棗莊職業(yè)學(xué)院機電工程系，山東棗莊277800) (2.山東中信科技有限公司，山東棗莊277100)

摘要:分析鑄造軸承端蓋傳統(tǒng)的加工工藝需要更換多種刀具，輔助時間多、生產(chǎn)效率低的弊端。通過研究試驗，設(shè)計一種鑄造軸承端蓋加工的專用車刀，該專用車刀在一次裝卡后，不需要調(diào)整刀具，即可完成鑄造軸承端蓋的全部車削加工，可以節(jié)省大量的輔助工時，能夠明顯提高生產(chǎn)效率，并在正確安排工藝流程的情況下，能夠較好地保證鑄造軸承端蓋的形位公差，提高零件的機械加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:軸承端蓋;專用車刀;生產(chǎn)效率;形位公差

1　鑄造軸承端蓋

鑄造軸承端蓋在機械行業(yè)是使用量較大的一種機器零件，常見基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，端蓋上有一個與軸承座配合的配合平面，止口直徑與軸承座內(nèi)孔配合，止口高度用于定位軸承軸向尺寸，保證軸承在正確的位置工作。止口端有內(nèi)外倒角，外倒角為方便裝配時導(dǎo)入，內(nèi)倒角去除銳角毛刺。對于軸端伸出的軸承端蓋，其中心位置有軸孔，軸孔內(nèi)設(shè)置防塵油氈槽。

圖1　鑄造軸承端蓋

2　傳統(tǒng)的加工工藝路線

將鑄造軸承端蓋卡在車床三爪卡盤上進(jìn)行找正夾緊，兩種傳統(tǒng)工藝路線如下:

1)20鉆頭鉆22內(nèi)孔→外圓車刀粗車62外圓→外圓車刀粗車配合平面→外圓車刀粗車止口端面→內(nèi)孔車刀車削22內(nèi)孔→梯形槽車刀車削防塵油氈槽→外圓車刀精車62外圓→外圓車刀精車配合平面→外圓車刀精車止口端面→45°車刀車削止口內(nèi)外倒角→松卡盤卸下工件。

2)外圓車刀粗車62外圓→外圓車刀粗車配合平面→外圓車刀粗車止口端面→20鉆頭鉆22預(yù)制內(nèi)孔→內(nèi)孔車刀車削22內(nèi)孔→用梯形槽車刀車削防塵油氈槽→外圓車刀精車62外圓→外圓車刀精車配合平面→外圓車刀精車止口端面→45°車刀車削止口內(nèi)外倒角→松卡盤卸下工件。

3　傳統(tǒng)工藝分析

1)采用以上兩種工藝路線，需要使用20鉆頭、粗車刀、內(nèi)孔刀、梯形槽車刀、45°倒角車刀。由于使用車刀品種多，更換調(diào)整麻煩，使輔助時間明顯增加，影響生產(chǎn)效率。

2)對影響裝配質(zhì)量的配合平面、止口直徑、止口高度，采用先粗車后精車的工藝方案，將倒角安排在最后工序，其目的是防止因為切削振動影響形位公差的精度，進(jìn)而影響裝配。

4　新型專用車刀的主要角度與作用

新型專用車刀如圖2所示［1－2］。

圖2　新型專用車刀

4.1前角

由于鑄造軸承端蓋是毛坯件，表面存在凸凹不平、硬皮及型砂等現(xiàn)象，車刀材料一般選擇抗沖擊YG8牌號，刀刃上不需要磨卷屑槽，粗加工可以選擇0°前角，以增加刀頭的強度。但是考慮到需要不換刀進(jìn)行精加工，所以車刀前角選擇5°～8°，以增加刀刃的鋒利程度。

4.2主副偏角

因為配合平面與止口外圓都是在車刀一次裝夾中完成切削，并且毛坯裝夾在卡盤上，剛性較大，切削時車刀可以使用較大的軸向切削力，以提高生產(chǎn)效率，所以主偏角選擇90°更有利于提高生產(chǎn)效率。為了防止副切削刃對止口外圓已加工面產(chǎn)生摩擦，影響加工表面的粗糙度，副偏角選擇2°～3°，并修磨2mm修光刃，以保證止口外圓的精加工。

4.3后角

為了提高車刀強度，所有切削刃的后角均選擇1°～2°，以提高車刀剛性，抵抗鑄造毛坯切削時產(chǎn)生的沖擊力;同時，為了防止發(fā)生后刀面摩擦引起抗刀，切削內(nèi)孔、油氈槽的前刀刃的后刀面磨成R9的圓弧;副切削刃的后刀面也磨成R9的圓弧，以保證車刀順利進(jìn)入內(nèi)孔，防止出現(xiàn)干涉摩擦。

4.4刃傾角

考慮到鑄造毛坯容易產(chǎn)生沖擊切削力，刃傾角選擇0°或－3°，以保證車刀承受沖擊切削力時讓刀。

4.5倒角刃

倒角刃設(shè)計在主切削刃上為90°V缺口，外倒角刃的后角1°～2°，內(nèi)倒角刃的后刀面磨成R25的圓弧，主要防止后刀面干涉摩擦止口內(nèi)圓。

4.6溝槽切削刃

兩側(cè)切削刃后角選擇1°～1.5°，以增強切削刃強度。前切削刃后角較小，一般磨成圓弧形，防止摩擦工件、增加進(jìn)刀抗力。

5　刀具功能的應(yīng)用

5.1端面切削功能

如圖3所示，軸承端蓋的配合平面、止口端面屬于端面切削加工。切削時橫向進(jìn)刀，由副切削刃完成。

圖3　端面切削功能圖

5.2外圓切削功能

如圖4所示，軸承端蓋的止口外圓屬于外圓切削加工。由主切削刃完成，副切削刃起到修光的作用。

圖4　外圓切削功能圖

5.3內(nèi)孔切削功能

如圖5所示，22內(nèi)孔與防塵油氈槽切削屬于內(nèi)孔切削加工。內(nèi)孔加工一般采用20鉆頭進(jìn)行預(yù)鉆孔，由于切削余量較小，可以用梯形切削刃完成內(nèi)孔切削，為了防止梯形切削刃的單刃磨損，可以采用兩種加工順序: 1)先切削防塵油氈槽，然后使用單刃切削內(nèi)孔，減少單刃切削的工作量; 2)使梯形切削刃的兩個單刃交替工作，即進(jìn)給后正方向走刀或車刀過內(nèi)孔進(jìn)給后反方向走刀。

5.4倒角切削功能

如圖6所示，止口端面加工后棱角鋒利，需要倒角，能防止割傷，便于裝配時止口導(dǎo)入軸承座內(nèi)孔。利用車刀主切削刃磨出的90°夾角的倒角刃(夾角的平分線垂直于主切削刃)，通過橫向進(jìn)刀分別對止口內(nèi)孔與止口外圓倒角。

圖5　內(nèi)孔切削功能圖

圖6　倒角切削功能圖

6　新型專用車刀的工藝路線

將鑄造軸承端蓋裝卡在車床三爪卡盤上進(jìn)行找正夾緊。工藝路線如下［3－4］:20鉆頭預(yù)鉆22內(nèi)孔→車刀粗車62止口外圓→粗車配合平面→粗車止口端面→車削22內(nèi)孔→車削防塵油氈槽→精車62止口外圓→精車配合平面→精車止口端面→止口外圓倒角→止口內(nèi)孔倒角→松卡盤卸下工件。安排以上工藝路線的理由: 1)先鉆20預(yù)制孔，不將22內(nèi)孔與防塵油氈槽一次加工完成，是因為止口外圓、端面、配合平面是毛坯面，粗車時沖擊振動大，會引起22內(nèi)孔的變動。2)在止口外圓、端面、配合平面粗車后再切削22內(nèi)孔、梯形油氈槽，并精車止口外圓、端面、配合平面，有利于保證22內(nèi)孔與止口外圓的同軸度以及止口外圓與配合平面的垂直度。3)安排先倒止口外圓倒角后再倒止口內(nèi)孔倒角，這樣能夠確保止口外圓倒角在裝配時的導(dǎo)向作用，而止口內(nèi)孔倒角只是為了去除銳角毛刺，并且是毛坯面，所以安排后倒止口內(nèi)孔倒角。

7　技術(shù)小結(jié)

鑄造軸承端蓋是使用量較大的機器零件，在機械加工中消耗工時較多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。車刀是機械加工的工藝裝備，研究切削刀具、改進(jìn)車刀結(jié)構(gòu)，對提高生產(chǎn)效率非常重要。本文對鑄造軸承端蓋新型專用車刀進(jìn)行了研究，并通過其在生產(chǎn)中的試驗與應(yīng)用可知，新型專用車刀在一次裝卡中，不需要調(diào)整變動，可以完成鑄造軸承端蓋的配合平面、止口外圓、止口端面、內(nèi)孔、防塵油氈槽及倒角的全部加工。新型專用車刀能夠較好地保證鑄造軸承端蓋形位公差，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能減少輔助工時，提高生產(chǎn)效率，具有一定的社會推廣價值。

參考文獻(xiàn):

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［4］楊叔子.機械加工工藝手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2001:3－26.

Design and application of the special tool for the casting end cover of bearing

ZHANG Weilu1，HU Anqu1，LIANG Jian1，TANG Xinping2
(1.Depertment of Mechanical and Electrical，Zaozhuang Vocational College，Shandong Zaozhuang，277800，China) (2.Shandong Zhongxin Science＆Technology Co.，Ltd.，Shandong Zaozhuang，277100，China)

Abstract:The traditional machining process for the casting end cover of bearing needs to replace a variety of cutting tools.This leads to the auxiliary time and low production efficiency.Based on experimental study，it designs a kind of special tool for the casting end cover of bearing.This tool can finish all turning processing once installed and not need to adjust，save the auxiliary time，improve production efficiency，guarantee the tolerance and the quality of of end cover.

Key words:end cover of bearing; new cutting tool; improving efficiency; precise form and tolerance

DOI:10.3969/j.issn.2095－509X.2015.06.017

作者簡介:張維錄(1964—)，男，山東蓬萊人，棗莊職業(yè)學(xué)院副教授，碩士，主要從事機械設(shè)計與教學(xué)工作。

收稿日期:2015－04－07

中圖分類號:TB472

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號:2095－509X(2015) 06－0067－03