球軸承外圈溝徑測量儀器用鋼球支點加工夾具設(shè)計

呂紹立

(哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠，黑龍江 哈爾濱 150036)

1 前言

D012軸承測量儀器用于測量球軸承外圈溝道直徑及與溝道相關(guān)的形位誤差。鋼球支點是測量儀器上所用的儀器配件，主要起支承、定位套圈的作用，見圖 1 所示，其質(zhì)量好壞直接影響軸承外圈溝徑的測量精度，進(jìn)而影響成品軸承質(zhì)量。該產(chǎn)品品種多，需求量大。采用原有的加工方法及工藝，其鋼球支點球窩（見圖 2 所示）常常出現(xiàn)加工精度達(dá)不到圖紙要求的情況，合格率僅為85%左右，很難保質(zhì)保量地正常生產(chǎn)。根據(jù)上述存在的問題及使用單位的反饋意見，經(jīng)過認(rèn)真深入地分析研究，設(shè)計了專門加工鋼球支點球窩的車工夾具，并且對原有的加工工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，既降低了加工難度又保證了加工質(zhì)量，同時大大提高了生產(chǎn)效率，確保了生產(chǎn)順利進(jìn)行。

圖1 D012軸承測量儀器

2 原來加工鋼球支點球窩時存在的問題

在加工鋼球支點的過程中，最關(guān)健最難加工的工序是車工——車好壓鋼球的孔與小孔的工序。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特殊性，車削鋼球支點球窩時需裝夾部分的形狀為方形，所以車工車削球窩時只能采用四爪夾盤加工，存在的最大問題是：加工零件時校正比較麻煩，加工每件產(chǎn)品都必須按照上一道平臺劃線工序所劃的中心圓線找正后，再進(jìn)行車削加工。由于劃線和車工找正時所造成的不可避免的雙重累計誤差，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。同時按線逐一產(chǎn)品找正造成了時間的大量浪費，生產(chǎn)效率也非常低。另外裝夾時還經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的卡碰傷現(xiàn)象，進(jìn)而又出現(xiàn)了一定數(shù)量的不良品，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。采用這種方法加工鋼球支點的球窩，既不能保證加工質(zhì)量也不能保證生產(chǎn)進(jìn)度，因此改進(jìn)加工方法及加工工藝事在必行。

圖2 鋼球支點產(chǎn)品示意圖

3 加工球窩的專用夾具設(shè)計

通過認(rèn)真深入地分析并反復(fù)研究，設(shè)計了車削鋼球支點球窩的專用夾具，如圖 3 所示。

在設(shè)計夾具的過程中，為了保證夾具安全、可靠、耐用，采用GCr15軸承鋼。考慮到夾具本身的加工精度及夾具所加工鋼球支點質(zhì)量的前提下，盡量使夾具簡單化，以便于夾具及鋼球支點的加工。把夾具分成四大組成零部件:夾具體、左側(cè)板、右側(cè)板和可調(diào)底板。其中，左、右側(cè)板通過內(nèi)六角螺釘固定在夾具體上;在夾具體的設(shè)計及加工方面，為了便于裝夾，在夾具體上車一個圓柱臺階，在車削鋼球支點的球窩時，只需用三爪夾盤夾住圓柱部分，把專用夾具裝夾到機(jī)床上，然后開始車加工，直到把整批產(chǎn)品加工完畢，再卸下夾具;因為加工不同型號的軸承時，D012軸承儀器所用的鋼球支點大小不同，所以為了擴(kuò)大夾具的加工范圍，設(shè)計底板的厚度為可變化的，根據(jù)所加工的鋼球支點的大小不同，加工厚度不同的可調(diào)底板，這樣就可以根據(jù)加工的鋼球支點大小不同，更換不同的可調(diào)底板。為了保證鋼球支點球窩中心與夾具中心一致，所以必須保證可調(diào)底板厚度尺寸加上鋼球支點示意圖中L（見圖 2）的尺寸等于夾具中夾具體零件的槽寬56mm的一半（如圖 3 所示）。

圖3 車加工鋼球支點球窩專用夾具示意圖

可調(diào)底板的零件示意圖如圖 4 所示。

可調(diào)底板厚度B的計算公式為：

式中:

B—可調(diào)底板厚度，

L—球窩中心距底邊距離(見圖 2)。

使用夾具車加工鋼球支點球窩時，首先把夾具裝夾在車床的三爪夾盤上，然后再從夾具上取出可調(diào)底板，把鋼球支點的小軸插入可調(diào)底板的小孔中，然后再把可調(diào)底板放入夾具中，最后用三個外六角螺釘把緊鋼球支點及可調(diào)底板，即可車削加工球窩。更換產(chǎn)品時無需卸下夾具，只要松開六角螺釘，取出可調(diào)底板再重復(fù)上述操作就可以了。該夾具操作簡單，安全可靠。

圖4 可調(diào)底板零件示意圖

4 鋼球支點加工工藝的改進(jìn)

除了設(shè)計鋼球支點球窩的車加工夾具外，對鋼球支點球窩的加工方法也進(jìn)行了改進(jìn)。由于使用了專用夾具，因此車削球窩時取消平臺劃線工序（原工藝 7）。根據(jù)使用單位的反饋意見，為了更方便生產(chǎn)，隨時根據(jù)所加工不同品種軸承的需求，及時有效地加工鋼球支點，而且又因為生產(chǎn)單位把鋼球壓入球窩的操作者更為專業(yè)，因此取消了最后一道把鋼球壓入球窩的鉗工工序（原工藝12），改由使用單位的專業(yè)儀器調(diào)整工把鋼球壓入鋼球支點球窩內(nèi)。采用改進(jìn)后的加工方法及工藝不但保證了鋼球支點的加工質(zhì)量及生產(chǎn)進(jìn)度，而且避免了產(chǎn)品運輸中的磕碰傷現(xiàn)象。

4.1 改進(jìn)前的鋼球支點的加工工藝

改進(jìn)前工藝路線：

（1） 備 料：圓料。

（2） 車 工：Ra1.6以上留磨量，外方車成圓，其余精車好。

（3） 徑 磨：磨好Ra1.6小外徑。

（4） 平 臺：劃全部外形線。

（5） 銑 工：精銑好方處。

（6） 鉗 工：去全部毛刺，倒各部分銳角。

（7） 平 臺：劃好鋼球支點球窩中心圓找正線。

（8） 車 工：按中心圓線找正，車好壓鋼球的孔及小孔。

（9） 銑 工：銑開口槽。

（10）鉗 工：去全部毛刺，作標(biāo)記。

（11）熱處理：淬火45～50HRC，發(fā)藍(lán)。

（12）鉗 工：把鋼球壓入球窩。

4.2 改進(jìn)后的鋼球支點的加工工藝

改進(jìn)后工藝路線：

（1） 備 料：圓料。

（2） 車 工：Ra1.6以上留磨量，外方車成圓，其余精車好。

（3） 徑 磨：磨好Ra1.6小外徑。

（4） 平 臺：劃全部外形線。

（5） 銑 工：精銑好方處。

（6） 鉗 工：去全部毛刺，倒各部分銳角。

（7） 車 工：上胎車好壓鋼球的孔及小孔。

（8） 銑 工：銑開口槽。

(9)鉗 工：去全部毛刺，作標(biāo)記。

(10)熱處理：淬火45～50HRC，發(fā)藍(lán)。

5 經(jīng)濟(jì)效益

原來的加工工藝第7道劃線工序工時為10min，第8道車工車削球窩工序工時為30min，改進(jìn)后使用夾具裝夾產(chǎn)品進(jìn)行車削加工球窩及小孔，取消了第7道劃線工序，下一道的車加工工序的工時壓縮為15min。另外，取消了最后一道壓入鋼球的鉗工工序，最后一道鉗工工序工時為5min。這樣改進(jìn)后節(jié)約工時為10+(30-15)+5=30min。保守計算，每小時15元，一個月加工100件鋼球支點，一年因節(jié)約工時而節(jié)省15×30/60×12×100=9 000(元)；另外，采用原來的加工方法及工藝每月會產(chǎn)生15%左右（按15%計算）的不良品，一個鋼球支點價格為80元左右（按80元計算），那么一年所造成的損失為：80×100×15%×12=14 400元。改進(jìn)加工方法及工藝后，采用新方法、新工藝加工鋼球支點一年共節(jié)約資金大概9 000+14 400=23 400元。

6 結(jié)束語

通過生產(chǎn)實踐驗證，新設(shè)計的車工夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。采用新方法、新工藝進(jìn)行鋼球支點的加工，不但保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，還大大提高了生產(chǎn)效率，確保了生產(chǎn)進(jìn)度，同時也降低了不良品率，節(jié)約了資金，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時也為今后的工作積累了寶貴的經(jīng)驗。