圓柱滾子軸承保持架兜孔鎖爪加工工藝改進(jìn)

劉海波，古毅，關(guān)云朋，張宇

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

為防止圓柱滾子軸承搬運(yùn)和裝機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)散套或滾子脫落，往往在保持架兜孔周圍設(shè)計(jì)鎖點(diǎn)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(gè)兜孔兩側(cè)均有鎖爪，鎖爪的對(duì)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(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性差，常出現(xiàn)兜孔鎖量過(guò)小或鎖量一致性差導(dǎo)致滾子脫落，鎖量過(guò)大導(dǎo)致軸承旋轉(zhuǎn)不靈活的問(wèn)題[3]，軸承廢品率高，批量返修比例高，故有必要對(duì)圓柱滾子軸承保持架兜孔鎖爪加工工藝進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 原工藝分析及存在的問(wèn)題

1.1 原工藝

圓柱滾子軸承保持架鎖爪結(jié)構(gòu)[4]如圖1所示，其加工工藝流程為：粗車成形→調(diào)質(zhì)→細(xì)車成形→打標(biāo)記→車外徑面槽→鉆、銑孔→拉方孔→終磨內(nèi)徑面→車外臺(tái)階及倒角→去毛刺→銑臺(tái)階爪→去毛刺→光飾→劈爪→清洗→熒光磁粉探傷→清洗→終檢→鍍銀→動(dòng)平衡→清洗→包裝。

圖1 圓柱滾子軸承保持架鎖爪結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of locking claw of cylindrical roller bearing cage

1.2 存在的問(wèn)題

1.2.1 鉆、銑、拉兜孔

兜孔先采用加工中心鉆、銑預(yù)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)時(shí)無(wú)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(shè)計(jì)與兜孔尺寸相適應(yīng)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(dòng)。為使待加工過(guò)梁位于保持架正上方，工作時(shí)定位柱和機(jī)床工作臺(tái)呈傾斜狀態(tài)，不便于調(diào)整，銑爪后鎖爪對(duì)稱性差，厚度不均，進(jìn)而導(dǎo)致劈爪時(shí)2個(gè)鎖爪向兜孔內(nèi)側(cè)彎曲程度不一致，出現(xiàn)相鄰兜孔一個(gè)鎖量過(guò)大，另一個(gè)鎖量過(guò)小的問(wèn)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(guò)梁上的2個(gè)鎖爪，同一兜孔兩側(cè)的鎖爪需進(jìn)行2次沖壓。兜孔圓周等分差使過(guò)梁寬度不均，劈爪后鎖爪厚度不同，導(dǎo)致鎖爪彎曲程度不一致，最終使?jié)L子沿圓周分布不均勻[5]。

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

2 改進(jìn)措施

1)在鉆、銑前增加磨兩平面、細(xì)磨外徑面、精車內(nèi)徑面或細(xì)磨內(nèi)徑面工序，提高保持架定位面的精度和改善回轉(zhuǎn)面的圓度和壁厚差，為后續(xù)鉆銑孔、拉方孔、銑爪、劈爪等提供良好的定位基準(zhǔn)和精度儲(chǔ)備。優(yōu)化后的工藝流程為：粗車成形→調(diào)質(zhì)→細(xì)車成形→磨兩平面→細(xì)磨外徑面→精車內(nèi)徑面或細(xì)磨內(nèi)徑面→打標(biāo)記→車外徑面槽→鉆、銑孔→拉方孔→終磨內(nèi)徑面→車外臺(tái)階及倒角→去毛刺→銑臺(tái)階爪→去毛刺→光飾→劈爪→清洗→熒光磁粉探傷→清洗→終檢→鍍銀→動(dòng)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(guò)渡配合，配合間隙為-0.01～+0.04 mm，同時(shí)將配合止口面相對(duì)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(shí)，以下工序的工裝進(jìn)行適配加工，在工藝要求范圍內(nèi)盡可能保證保持架與工裝無(wú)間隙配合，以保證兜孔的圓周位置度。

3)銑爪時(shí)將以兜孔定位改為以過(guò)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(guò)梁上，限制保持架的周向移動(dòng)，通過(guò)提高V形槽的對(duì)稱度提高定位精度，進(jìn)而提高鎖爪對(duì)稱性。

4)將劈爪用單錐形沖頭改為雙沖頭結(jié)構(gòu)(圖4b)，利用預(yù)加工的2個(gè)鎖爪之間的兜孔實(shí)現(xiàn)周向定位，該兜孔位于保持架上方且易于調(diào)整，每個(gè)兜孔兩側(cè)的鎖爪僅需一次沖壓，可保證鎖爪的對(duì)稱性以及鎖爪與兜孔的相對(duì)位置，避免過(guò)梁寬度不均導(dǎo)致鎖爪彎曲程度不一致的問(wèn)題[6]。此外，沖頭表面加工質(zhì)量及對(duì)稱性更易保證，進(jìn)一步提高了保持架劈爪加工質(zhì)量。

3 實(shí)際加工效果

采用改進(jìn)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(zhì)量穩(wěn)定，加工效率提升了近60%，避免了因鎖量問(wèn)題導(dǎo)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。