帶防塵蓋微型軸承內(nèi)圈加工工藝改進(jìn)

張旭，崔靜偉，劉燕娜，宋相霖，魏秀軍

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039; 2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽 471039)

1 微型密封軸承結(jié)構(gòu)

微型密封軸承利用彈簧圈將金屬薄板沖壓加工的防塵蓋固定在軸承外圈上，其結(jié)構(gòu)如圖1所示,可以防止灰塵及異物進(jìn)入軸承內(nèi)部，減少軸承的磨損，主要用于干燥且有灰塵等較惡劣的環(huán)境中。同時(shí)，帶防塵蓋的微型軸承裝配時(shí)已填入適量的潤滑脂，可在無外部供給潤滑劑的條件下使用[1]。由于帶防塵蓋的微型軸承尺寸小，加工空間受限，使內(nèi)圈非基面臺階加工較為困難，易出現(xiàn)加工變形，加工精度差、效率低。而且在內(nèi)圈兩面臺階的加工過程中易出現(xiàn)翻邊毛刺，影響臺階的圓度、壁厚差及端面平行度。

1—外圈；2—彈簧圈；3—鋼球；4—內(nèi)圈；5—防塵蓋

2 原加工工藝過程及存在的不足

2.1 工藝過程

帶防塵蓋微型軸承內(nèi)圈的加工工藝為：車成形→磨切斷面→軟磨外徑面→車非基面倒角→熱處理→精車兩面臺階→精車兩面倒角。

某型帶防塵蓋微型軸承內(nèi)圈車成形加工件簡圖如圖2所示。在車成形過程中，利用數(shù)控機(jī)床XKNC-20F，采用三爪卡盤將材料為ZGCr15，直徑為9.5 mm的棒料夾緊進(jìn)行加工。其具體加工步驟為：1)外圓車刀SCLCL1616H-09對棒料端面進(jìn)行平整加工，作為基準(zhǔn)面；2)外圓車刀加工外圓、基面臺階，并進(jìn)行倒角，實(shí)現(xiàn)基面臺階處的清根要求；3)成形刀車制內(nèi)圈溝道；4)直徑為4 mm的合金鉆頭進(jìn)行內(nèi)孔初加工；5)鏜孔刀S06H-STFCR對內(nèi)孔進(jìn)行再次加工，并對基面端內(nèi)孔進(jìn)行倒角；6)切斷刀SMALR-1616K-3加工非基面臺階并進(jìn)行切斷，完成內(nèi)圈的一次加工。

圖2 某微型軸承內(nèi)圈車成形加工件簡圖

2.2 存在的不足

2.2.1 切斷易變形

由于內(nèi)圈非基面臺階與棒料相連，加工空間狹小，按照圖2要求，用切斷刀沿徑向進(jìn)給切削至臺階外徑為7.20～7.25 mm，然后沿軸向運(yùn)動(dòng)1.40～1.45 mm，并進(jìn)行切斷。該加工過程利用切斷刀進(jìn)行軸向車削，極易損壞切斷刀[2]；并且在切斷過程中，該結(jié)構(gòu)為懸臂中空結(jié)構(gòu)，懸臂長6.55～6.60 mm，切斷處的壁厚僅1.25 mm，工藝剛性較差，極易因切斷而發(fā)生變形，使非基面臺階出現(xiàn)圓度、圓柱度不合格，影響內(nèi)圈的加工精度。

2.2.2 磨切面易倒置

內(nèi)圈磨切斷面工序中，由于兩面臺階結(jié)構(gòu)相似，僅從臺階面的粗糙程度判斷切斷面，易將兩面臺階位置倒置，磨切斷面后無法判斷臺階的基準(zhǔn)面與非基準(zhǔn)面，導(dǎo)致廢品的出現(xiàn)。

2.2.3 易出現(xiàn)翻邊毛刺

精車兩面臺階和精車兩面倒角工序均在手動(dòng)儀表機(jī)床C0520B上完成。按照精車兩面臺階工序要求，一面臺階精車完成后，調(diào)頭進(jìn)行另一臺階的精車加工。但在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)，由于C0520B為手動(dòng)機(jī)床，為提高生產(chǎn)效率，車制臺階時(shí)只沿軸向方向進(jìn)給與退刀，導(dǎo)致臺階端面出現(xiàn)毛刺。此時(shí)，若調(diào)頭精車另一臺階，端面的毛刺將影響臺階面與三爪卡盤定位面的定位，從而出現(xiàn)車制臺階圓度、圓柱度不合格，端面垂直差較大等問題。

精車兩面臺階工序中產(chǎn)生的毛刺也將影響精車兩面倒角工序，使車制出的倒角不圓，發(fā)生變形，影響軸承的外觀[3]。

3 工藝改進(jìn)

改進(jìn)后的帶防塵蓋微型軸承內(nèi)圈加工工藝為：車成形→磨切斷面→軟磨大外徑面→車非基面臺階→車非基面倒角→熱處理→精車非基面臺階→精車非基面內(nèi)外倒角→精車基面臺階→精車基面內(nèi)外倒角。非基面、基面兩端臺階根據(jù)加工的基準(zhǔn)端面進(jìn)行區(qū)分。

改進(jìn)后內(nèi)圈車成形加工簡圖如圖3所示。在車成形過程中，切斷刀具有一定傾斜角度，利用切斷刀SMALR-1616K-3沿徑向加工圓錐臺階，圓錐臺階具有剛性尾巴的作用，可將切斷處的壁厚增加到1.305 mm，壁厚增加量為0.155 mm，提高了工藝剛度和加工穩(wěn)定性，減少了切斷時(shí)的變形。改進(jìn)工藝后無需沿軸向走刀，減少了走刀路徑，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了切斷刀的損壞與磨損，節(jié)約生產(chǎn)成本。

圖3 改進(jìn)后內(nèi)圈車成形加工件簡圖

由于兩面臺階的結(jié)構(gòu)與尺寸不同，易于辨識，可避免在磨切斷面時(shí)倒置其位置，減少廢品的出現(xiàn)。考慮到非基面臺階為圓錐凸臺，需增加車非基面臺階工序，將其加工為圓柱臺階，與基面臺階的加工尺寸要求相同。

為避免翻邊毛刺的出現(xiàn)，精車一端臺階后，進(jìn)行該端倒角精車加工，將車臺階時(shí)端面的翻邊毛刺清除。再精車另一端臺階時(shí)，可保證臺階端面與三爪卡盤定位面的可靠定位，無毛刺影響，使內(nèi)圈臺階的圓度、壁厚差及端面平行度符合加工工藝要求；同時(shí)，車制出的倒角形狀規(guī)則，不會(huì)出現(xiàn)倒角不圓現(xiàn)象，提高了內(nèi)圈加工精度。

4 結(jié)束語

針對帶防塵蓋微型軸承內(nèi)圈臺階加工過程中出現(xiàn)的問題，對原加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，車制圓錐臺階，增加切斷時(shí)工藝系統(tǒng)的剛性；減少變形量，增加穩(wěn)定性，同時(shí)減少走刀路徑；提高生產(chǎn)效率，降低磨切斷面時(shí)廢品的出現(xiàn)。改進(jìn)工藝后避免了毛刺對軸承內(nèi)圈臺階加工過程中的不良影響，解決了內(nèi)圈臺階加工過程中圓度、壁厚差及端面平行度不合格等問題，提高了軸承的加工質(zhì)量。