鉆機(jī)設(shè)備用推力球軸承保持架結(jié)構(gòu)改進(jìn)

趙紅霞，丁世平

1. 銀川能源學(xué)院 寧夏銀川 750105

2. 寧夏地質(zhì)工程學(xué)校 寧夏銀川 750003

1 序言

隨著社會(huì)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，無論什么樣的企業(yè)都必須要提高競爭力，才能贏得市場。某軸承企業(yè)在加工鉆機(jī)設(shè)備用推力球軸承保持架時(shí)，由于只有一臺加工中心可以加工現(xiàn)行該類型結(jié)構(gòu)的保持架，所以受加工設(shè)備的限制，該類型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低下，不能滿足公司的訂單需求。而某公司現(xiàn)有生產(chǎn)加工廠房中的大部分設(shè)備都較為陳舊，已無法滿足現(xiàn)代工藝的生產(chǎn)需求，但是在這部分加工設(shè)備沒有更替之前，仍然要使用其進(jìn)行生產(chǎn)加工，因此，為解決目前生產(chǎn)效率低下的問題，對現(xiàn)有推力球軸承的保持架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

本文介紹的起重設(shè)備用推力球軸承，主要適用于低、中轉(zhuǎn)速重載的工況[1]。根據(jù)設(shè)備工況的要求，裝推力球軸承的部位空間位置有限，此軸承在工作循環(huán)中的工作時(shí)間有較為嚴(yán)格的限制，只要工作時(shí)間達(dá)到所設(shè)定的時(shí)間，該軸承就必須更換或者保養(yǎng)[2]。拆裝比較頻繁，根據(jù)此情況設(shè)計(jì)一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)組件球軸承，該結(jié)構(gòu)為推力球軸承，主要是針對保持架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。保持架是軸承的重要組件，推力球軸承因軸承的結(jié)構(gòu)，使保持架與鋼球組成軸承的內(nèi)組件，在軸承組裝時(shí)，要求內(nèi)組件不可分離。因此優(yōu)化后的保持架既要對鋼球有自鎖作用，還要拆裝方便，并且要適合現(xiàn)有設(shè)備的加工范圍。保持架結(jié)構(gòu)不同，所制定的加工工藝及所需設(shè)備不同[3]，加工效率也有差別，為提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，對現(xiàn)有保持架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2 改進(jìn)前推力球軸承保持架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及存在的問題

現(xiàn)以5126M.06（8256H.06）保持架為例進(jìn)行分析。

1）改進(jìn)前保持架結(jié)構(gòu)如圖1所示，是平底形實(shí)體保持架結(jié)構(gòu)，保持架材料為ZCuZn40Pb2（黃銅），環(huán)形實(shí)體上均布N等份兜孔，兜孔內(nèi)徑有單邊深度為1.25mm、寬度為4.5mm的內(nèi)徑凹槽，屬于整體式結(jié)構(gòu)。

圖1 改進(jìn)前保持架結(jié)構(gòu)

2）因保持架兜孔直徑相對鋼球直徑有0.3～0.5mm的鎖量（即保持架兜孔比鋼球小0.3～0.5mm），滾動(dòng)體鋼球的直徑為36mm，所以保持架兜孔的直徑為35.5～35.7mm。

3）為保證兜孔直徑相對鋼球直徑有一定的鎖量，因此在加工保持架兜孔時(shí)對保持架兜孔直徑的工藝尺寸有較嚴(yán)格的要求[4]，如果鎖量過大（＞0.5mm），在軸承裝配過程中，把鋼球壓入保持架兜孔時(shí)會(huì)非常困難，要用較大的外力才能把鋼球壓入，此時(shí)，會(huì)因壓入鋼球的外力較大，致使保持架兜孔部位發(fā)生變形，甚至導(dǎo)致保持架直接變形報(bào)廢；如果鎖量較?。ǎ?.3mm），在裝入鋼球時(shí)，受壓入鋼球的外力較小，保持架不會(huì)發(fā)生變形，但是在受到其他外力的振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生掉鋼球現(xiàn)象。經(jīng)多次試驗(yàn)表明，當(dāng)保持架鎖量為0.3～0.5mm時(shí)，把鋼球壓入保持架兜孔中，保持架不會(huì)發(fā)生失效變形，受相同外力振動(dòng)時(shí)，也無掉鋼球現(xiàn)象發(fā)生。

4）加工此種結(jié)構(gòu)的保持架兜孔時(shí)：①需要的加工設(shè)備是數(shù)控加工中心，這就使加工成本相對較高，在該類產(chǎn)品正式投入生產(chǎn)時(shí)，因產(chǎn)量需求，造成生產(chǎn)企業(yè)前期對設(shè)備投入的成本較大。②需兩種成形刀具（一種是銑直孔刀具，一種是銑內(nèi)凹槽刀具），才能加工出保持架兜孔的特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而成形刀具因其切削刃形狀，需設(shè)計(jì)、制造成形刀片，所以制造成本相對普通刀具要高。另外，成形刀具是非標(biāo)專用刀具，只能加工一種同類型保持架兜孔形狀，通用性較差。

5）對操作人員來說，數(shù)控機(jī)床對操作人員的職業(yè)素質(zhì)要求會(huì)更高一些，首先是操作人員要有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)素養(yǎng)；其次是要具備機(jī)械工程、數(shù)控制造工藝、計(jì)算機(jī)軟件操作和數(shù)控編程等相關(guān)的基本知識；再次是要能熟練地對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行各種操作并編制最優(yōu)的加工程序；最后是要熟知所用機(jī)床的操作規(guī)程和日常維護(hù)保養(yǎng)的基本內(nèi)容。

3 改進(jìn)后保持架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）改進(jìn)后保持架結(jié)構(gòu)如圖2所示，整體形狀仍然為平底環(huán)形實(shí)體，但是分為上下兩半，半保持架上有定位止口，兜孔上下口部都為收口形，仍N等分圓周，保持架兜孔孔梁間增加N等份鉚釘孔，屬于分體式結(jié)構(gòu)。

圖2 改進(jìn)后保持架

2）改進(jìn)后51256M.06保持架兜孔直徑為36.25+0.25+0mm保持不變，半保持架的厚度為整體式保持架厚度的一半（即改進(jìn)前保持架的厚度），止口高度為2mm，止口的直徑工藝尺寸位置為保持架兜孔中心位置，鉚釘孔的直徑為5mm，當(dāng)兩半保持架鉚合時(shí)鋼球在軸向留有合適的竄動(dòng)量。

3）當(dāng)兩半保持架加工為成品后，兜孔的鎖量角度為40°，經(jīng)鉚合后，能夠更好地鎖住鋼球[5]，在任何情況下，鋼球都不會(huì)從保持架兜孔中掉出；把鋼球放入兜孔中，再用鉚釘鉚合成一個(gè)整體保持架，保持架和鋼球組成一個(gè)軸承內(nèi)組件。

4）加工此結(jié)構(gòu)保持架所用的是專用鏜床（鏜床兩種以上型號T9210/T9207、TK9213B），此種設(shè)備投入成本較低，對操作人員技術(shù)要求不高，而且改為這種加工方式，加工效率是數(shù)控加工中心的2～3倍。加工出的保持架完全達(dá)到推力球軸承保持架的技術(shù)設(shè)計(jì)要求。組裝成軸承，經(jīng)負(fù)載試驗(yàn)結(jié)果表明，完全達(dá)到軸承設(shè)計(jì)技術(shù)要求，滿足用戶工況的需求。

5）加工改進(jìn)后的半保持架所用鏜刀是本公司自主設(shè)計(jì)，鏜刀結(jié)構(gòu)如圖3所示，此種鏜刀為整體式結(jié)構(gòu)，材料為W18Cr4V，制作方便，造價(jià)成本相對較低。

圖3 自制鏜孔刀

并且當(dāng)鏜刀在加工一定時(shí)間磨損消耗后，本規(guī)格不能使用時(shí)，經(jīng)修理后可改成兜孔尺寸較小的該類型保持架鏜刀，也可以改為兜孔形狀為此類形狀的其他類型保持架鏜孔用鏜刀，如此可以循環(huán)使用，使得刀具材料的利用率最大化，極大地節(jié)約了刀具成本。

6）此種結(jié)構(gòu)保持架組裝內(nèi)組件時(shí)，因?yàn)槭窍葘撉蚍湃氡３旨芏悼?，再將兩半保持架進(jìn)行鉚合，所以保持架基本不受外力沖擊，避免了因受外力而導(dǎo)致的變形。

4 結(jié)束語

改進(jìn)后的保持架采用了分體式結(jié)構(gòu)，在保持架兩平面都設(shè)計(jì)成自帶鎖量的鎖口（即兩半保持架端面的鎖口），用帶角度自制鏜孔刀在現(xiàn)有的半自動(dòng)鏜床（T9210、TK9213B）上就可以進(jìn)行加工，操作人員均無需重新培訓(xùn)即可熟練操作。為了裝配后將兩半保持架鉚合為一體，兜孔孔梁中間增加了鉚釘孔。解決了企業(yè)因受設(shè)備限制影響產(chǎn)量的問題，同時(shí)也解決了裝配過程中受力變形的問題，提高了生產(chǎn)效率，提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，產(chǎn)品質(zhì)量滿足客戶的使用需求。