硬質(zhì)合金圓柄止動槽成型刀設(shè)計

張慶秋

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

外圈有止動槽的深溝球軸承是深溝球軸承主要結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)品，如圖1所示，該類型軸承外圈上有放止動環(huán)用的矩形槽，簡稱止動槽。

近幾年市場對外圈帶止動槽的深溝球軸承需求量增加，使止動槽的加工數(shù)量增加，對刀具的使用壽命提出較高要求。有些用戶對止動槽的寬度尺寸精度要求很高，外圈有止動槽的深溝球軸承發(fā)往用戶后，由于止動槽的寬度尺寸超差、止動槽外徑處有毛刺等原因，不能安裝使用，導(dǎo)致退貨返修的情況時有發(fā)生。為了解決這些問題，努力提高止動槽加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率已成為我公司適應(yīng)市場經(jīng)濟、提高經(jīng)濟效益的課題。

2 現(xiàn)狀

我公司加工止動槽用硬質(zhì)合金焊接刀，見圖2，由操作者在砂輪上用綠色碳化硅砂輪手工刃磨。

要保證止動槽的寬度尺寸H±0.05mm，操作者用卡尺測量磨硬質(zhì)合金刀具的寬度尺寸。刃磨時用力過小、過大或是手拿不穩(wěn)都會影響刀具的寬度尺寸，有時刀具磨完后尺寸超差不能使用，造成浪費，給操作者刃磨刀具造成困難，手工刃磨刀具難以保證止動槽的寬度尺寸。即使磨好的刀具寬度尺寸達到止動槽寬度的上限尺寸，由于刀具磨損，有時加工不了多少工件，刀具就不能使用了。

手工刃磨硬質(zhì)合金止動槽刀，要保證兩側(cè)后角對稱，刃磨困難。只有保證兩側(cè)后角對稱，加工的止動槽兩端面才能平面度好，不會出現(xiàn)凸凹不平的端面。用手工刃磨的硬質(zhì)合金的止動槽刀換刀時，要保證止動槽的位置，用試切法試切，再量止動槽位置，要反復(fù)對刀保證止動槽位置，在這過程中造成對刀廢品，增加了成本。

用手工刃磨的硬質(zhì)合金的止動槽刀加工的軸承止動槽與外徑相交處是尖角，無心磨床磨外徑時，在磨削力的作用下產(chǎn)生一薄圓環(huán)貼在止動槽平面或掉入止動槽內(nèi)見圖3。 給安裝使用帶來了不便，客戶提出意見。

針對這個問題采取了措施，用人工拿鐵針或小鋸條往外挑小鐵環(huán)，費時費力，如果增加工序車止動槽兩側(cè)倒角，增加成本，增加工時，在上述情況下設(shè)計了硬質(zhì)合金圓柄成型刀，解決了問題。

3 硬質(zhì)合金成型刀設(shè)計

根據(jù)車加工止動槽工序使用的機床和止動槽截面形狀，采用圓柄成型刀。該結(jié)構(gòu)成型刀便于安裝，夾緊迅速，刀尖與工件中心高調(diào)整方便，刀具制造簡單，可多次重磨使用。正確選用的硬質(zhì)合金刀片材料對刀具有重大影響。根據(jù)止動槽截面形狀的深淺和止動槽寬度，選用了株洲硬質(zhì)合金廠的產(chǎn)品YTS25牌號的刀片，強度高，韌性好，耐磨損綜合性能優(yōu)于YT14。硬質(zhì)合金圓柄止動槽成型刀角度選擇如下：前角選擇γ=10.48°后角選擇α=11.54°刀具外徑盡可能大，有利于導(dǎo)熱、增加重磨次數(shù)和刀具耐用度，但考慮機床刀架的高度、刀具材料消耗限制，按經(jīng)驗取40mm。刀頭寬度根據(jù)止動槽尺寸取值。夾固部分尺寸根據(jù)刀夾尺寸及考慮排屑因素選取，刀具總體長度取56mm。這樣便于刀具設(shè)計標準化。套圈的各部分尺寸見圖4。

Ρ-工藝最大尺寸，

r-工件外徑尺寸，

r1-工件上止動槽底徑，

rx-工件上任一點半徑。

根據(jù)套圈的各部尺寸，刀尖對工件中心進行修正計算，見圖5圓體成型車刀簡化修正計算。

圖3 小薄鐵環(huán)掉入止動槽內(nèi)

圖4 套圈上的各部尺寸

γ-刀具最大外徑處前角，

α-刀具最大外徑處后角，

R-刀具最大半徑，

RX-刀具任意點半徑，

hp-刀具中心到前刀面距離，

hu-工件中心到前刀面距離，

h-刀具中心與工件中心距離（設(shè)計給定一般取4mm）由刀具中心高可求得后角α，

E-工件中心與刀具中心在前刀面的距離，

εx-刀具中心和前刀面任意點連線與前刀面夾角，通過幾何關(guān)系得知：

hp=R sin(α+γ)，

hu=r1sinγ，

E=r1cosγ+R cos(α+γ)，

Bx=E-Fx=E-rxcosγx,

sinγx=，

工件上的rx可以通過畫圖確定，一般根據(jù)刀具制造需要來確定需要工件上的幾個點的rx尺寸。如圖4所示。然后根據(jù)Rx值再求刀具上的Rx尺寸。

該刀具要加工軸承外徑與止動槽的倒角，還要止動槽端面與刀具形成倒角，在工藝圖上確定一點rx。

我公司設(shè)計的硬質(zhì)合金圓柄成型刀形狀見圖6，該成型刀圓周的幾何形狀在光學(xué)曲線磨床用金剛石砂輪加工，保證刀具各部尺寸，刀具制造簡單，成型面的粗糙度均小于Ra=1.6。操作者使用時只需刃磨排屑槽，節(jié)省磨刀時間，止動槽寬度尺寸精度高，保證產(chǎn)品質(zhì)量，達到客戶滿意。

圖5 圓形成型刀簡化修正計算圖

使用成型刀，使刀架固定，每次成型刀換刀位置固定，保證止動槽位置，避免對刀試切廢品節(jié)約鋼材，降低成本。

圖6 硬質(zhì)合金圓柄成型刀結(jié)構(gòu)簡圖

使用硬質(zhì)合金圓柄成型刀直接把止動槽與軸承外徑尖角倒角，磨軸承外徑后沒有小薄圓環(huán)產(chǎn)生，節(jié)省工序，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品競爭力。

4 結(jié)論

我公司設(shè)計研制的硬質(zhì)合金圓柄止動槽成型刀，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，節(jié)約磨刀時間，保證止動槽寬度尺寸和位置尺寸，節(jié)約一道倒角工序，提高了刀具壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。