平底推力球軸承實體保持架加工工藝優(yōu)化

曹陽，劉穎志，李穎，孫麗杰

(1.中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150027；2.哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,哈爾濱 150030)

1 保持架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

某系列液壓泵用平底推力球軸承使用的實體保持架結(jié)構(gòu)如圖1所示，保持架材料為QAl10-3-1.5[1]，在保持架的上、下兩平面上加工兜孔，要求：兜孔尺寸為9.1～9.2 mm；鎖口尺寸為7.7～7.8 mm，鎖口角度為40°；鋼球凸出基準(zhǔn)面尺寸為6.5～6.6 mm(需控制兜孔深度)；圓周26等分；兜孔表面粗糙度Ra≤1.25 μm。

圖1 保持架結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of cage

鎖口的作用是將鋼球托住，使其不掉落，但實際使用中發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的保持架很容易產(chǎn)生掉球現(xiàn)象。鎖口尺寸不穩(wěn)定，加工精度不高是主要原因，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率低。

2 原工藝存在的不足

保持架原工藝流程為：車成形→細(xì)車第2平面→終車內(nèi)徑面→鉆孔→初鉸孔→終鉸孔→終車兩平面(第1,2平面)→終車外徑面→車倒角→銑口→去毛刺→光飾→酸洗→終檢→包裝。

此加工工藝將終車兩平面工序安排在鉆、鉸孔工序之后，由于保持架兜孔位置在端面上，并且兜孔是帶鎖口的，尤其是鉸孔時的兜孔深度難控制，深則終車兩平面后出現(xiàn)掉球現(xiàn)象，淺則裝配時無法合套；并且加工保持架兜孔的刀具是由操作者手工磨成形，因此鉸孔時刀具磨損較快，磨刀頻率高，直接影響兜孔的尺寸及兜孔鎖口的尺寸穩(wěn)定，鎖口形狀難以保證。另外，原加工工藝的保持架兜孔表面質(zhì)量差，容易產(chǎn)生毛刺，達(dá)不到工藝技術(shù)要求，產(chǎn)品合格率低，生產(chǎn)效率低。上述任何一種加工問題，都會導(dǎo)致產(chǎn)品不可修復(fù)而報廢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)和效益。

3 改進(jìn)措施

3.1 工藝優(yōu)化

優(yōu)化后的工藝流程為：車成形→終車兩平面→粗磨外徑面→精車內(nèi)徑面(達(dá)到成品尺寸要求)→鉆兜孔→(粗、精)銑兜孔→終車外徑面→車倒角→銑口→去毛刺→光飾→酸洗→終檢→包裝。

工藝優(yōu)化后的特點(diǎn)：

1)將終車兩平面安排在鉆、銑兜孔工序之前完成，此時的平面尺寸已是成品尺寸，兜孔深度易于掌握，加工成形的兜孔鎖口尺寸即為成品尺寸，可保證裝配時100%的合套率，并避免出現(xiàn)掉球問題。

2)減少了鉆、銑兜孔工序中的加工余量，原工藝軸向加工余量為3.5 mm，改進(jìn)后軸向加工余量為2.4 mm，大大降低了鉆頭、銑刀的磨損率，提高了刀具的使用壽命。

3)優(yōu)化后增加精車內(nèi)徑面工序，在一定程度上提高了內(nèi)徑的幾何精度和尺寸精度；增加了粗銑兜孔工序，精銑留量為0.15～0.20 mm，精銑后兜孔尺寸及加工精度穩(wěn)定，尺寸公差小，兜孔表面質(zhì)量得到有效保證，達(dá)到工藝技術(shù)要求。

4)采用數(shù)控加工中心機(jī)床代替原有的鉆床加工兜孔，利用成形銑刀完成兜孔的粗銑和精銑，使保持架兜孔鎖口經(jīng)過一次裝夾即可完成加工，加工精度和生產(chǎn)效率明顯提高。

3.2 模具設(shè)計

設(shè)計保持架專用夾具如圖2所示，該模具使保持架內(nèi)徑面和兩平面同時定位，蓋板壓緊，六角螺栓緊固。通過模具保證了保持架所有兜孔中心圓的軸線與保持架內(nèi)徑的中心軸線同軸度滿足技術(shù)要求。

圖2 加工兜孔模具裝配圖Fig.2 Assembly diagram of mold for machining of pocket

3.3 刀具及加工參數(shù)的合理選用

采用高速鋼手工磨削鉸刀加工，很難保證兜孔鎖口的角度要求，且刀刃容易產(chǎn)生磨損，影響刀具使用壽命。改進(jìn)后保持架兜孔加工采用數(shù)控機(jī)床，使用帶涂層的硬質(zhì)合金銑刀完成粗銑和精銑加工，成形銑刀頭部角度為40°，保證了保持架兜孔鎖口的角度；成形銑刀螺旋角為35°，前角為15°，Ⅰ后角為15°，Ⅱ后角為28°，進(jìn)一步提高兜孔的表面質(zhì)量；粗銑加工工序中，主軸轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，進(jìn)給量為70 mm/min；精銑加工工序中，主軸轉(zhuǎn)速為2 000 r/min，進(jìn)給量為50 mm/min。

4 加工效果

為驗證工藝改進(jìn)的可行性及可靠性，對5個批次的保持架進(jìn)行加工試驗，檢測結(jié)果見表1。結(jié)果表明：加工過程穩(wěn)定，質(zhì)量可控，兜孔尺寸、鎖口尺寸及兜孔各項精度能夠滿足工藝要求。

表1 工藝優(yōu)化前、后保持架各項精度對比Tab.1 Comparison of precision of cages before and after process optimization

優(yōu)化后的工藝穩(wěn)定、可靠，解決了由于平底推力球軸承實體保持架兜孔鎖口尺寸精度不夠?qū)е碌牡羟騿栴}，保證了產(chǎn)品加工質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率。