圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊油溝車加工工藝改進(jìn)

高武正，靳國棟，張沙勐

(洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

圓錐滾子軸承內(nèi)圈油溝的加工質(zhì)量不僅影響套圈的磨削加工，而且會對成品軸承的質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。隨著軸承技術(shù)的發(fā)展，對圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊油溝的加工質(zhì)量要求越來越高，主要表現(xiàn)為油溝深度尺寸和坐標(biāo)尺寸要求越來越小，表面粗糙度要求越來越高。因此，在分析傳統(tǒng)圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊油溝(簡稱油溝)加工方法的基礎(chǔ)上，需要采用更加合理的設(shè)備和刀具，以提高油溝的加工質(zhì)量。

1 傳統(tǒng)的油溝加工方法

圓錐滾子軸承內(nèi)圈油溝傳統(tǒng)加工設(shè)備及刀具為普通車床+手磨成形刀具。采用普通CA6140車床，手工刃磨油溝刀，手搖縱向刀架進(jìn)給加工(圖1)。傳統(tǒng)加工方法在實際應(yīng)用中存在以下不足：

圖1 CA6140車床加工油溝示意圖

(1)油溝形狀由手工刃磨的刀具保證，由于刀具硬度低，磨損快，刃磨頻率高，油溝尺寸一致性差；

(2)刀具后角大，加工的油溝表面粗糙，容易有振紋，油溝邊緣容易起毛刺；

(3)油溝的角度依靠刀具角度保證，刀具的角度由縱向刀架的角度確定，由于刀架角度沒有刻度盤指示，一般由操作人員憑經(jīng)驗確定，因此，油溝角度批次間的散差較大；

(4)由于刀具的刀尖角一般為15°(圖2)，油溝滾道方向與擋邊方向的寬度一定，傳統(tǒng)加工油溝深度是寧深勿淺，與現(xiàn)階段油溝越來越小的要求不符；

圖2 傳統(tǒng)油溝刀具形狀及所加工的油溝示意圖

(5)機(jī)床進(jìn)刀、退刀均由人工操作控制，勞動強(qiáng)度大，差錯率高；

(6)受刀具材料的限制，不適宜于淬火后工件油溝的加工。

2 改進(jìn)后的油溝加工方法

改進(jìn)后的油溝加工設(shè)備及刀具為數(shù)控機(jī)床+成形刀具。選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床CK6142，其采用可自動轉(zhuǎn)位的電動四方刀架，與CA6140可自由旋轉(zhuǎn)的刀架不同，CK6142刀架只能每次旋轉(zhuǎn)90°，因此，只能靠刀具本身的角度來控制油溝的角度，而油溝的形狀由標(biāo)準(zhǔn)刀片的輪廓保證。由于油溝尺寸小，在各種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾刀片中選用35°菱形刀片最為合適(圖3)。

圖3 各種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾刀片及35°菱形刀片加工油溝示意圖

由于圓錐滾子軸承滾道與擋邊夾角接近90°，刀具與水平夾角由油溝中心線與水平方向夾角確定，要盡量保證加工時刀具從滾道與大擋邊中間進(jìn)刀，減小應(yīng)力集中和刀具損耗，35°菱形刀片常用刀桿及刀具裝入車床后與水平方向的夾角見表1。經(jīng)驗證，主偏角107.5°外徑刀、35°菱形刀片裝入刀架的鏜孔刀位加工油溝最為合適(圖4)，加工油溝時，刀具基本上從擋邊與滾道的中間進(jìn)刀，兩邊受力均勻，加工油溝尺寸及表面質(zhì)量均大大超過普通機(jī)床加工的油溝。

表1 35°菱形刀片常用刀桿及刀具安裝角度

圖4 CK6142加工油溝示意圖

改進(jìn)后的油溝加工工藝特點(diǎn)為：

(1)刀具形狀固定，能保證不同加工批次油溝的角度一致；

(2)刀具采用可更換的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)夾刀片，針對不同的材料，可方便地更換不同材質(zhì)的刀片(硬質(zhì)合金刀、CBN刀等)，可以加工淬火前、后的工件，加工后油溝表面質(zhì)量好，尺寸統(tǒng)一；

(3)由于刀片形狀固定，因此，加工中只要保證油溝擋邊方向的寬度和滾道方向的寬度即可保證油溝的深度；

(4)油溝的形狀即刀片的形狀，溝底圓弧與溝邊相切，大大減小了油溝內(nèi)應(yīng)力集中；

(5)采用數(shù)控機(jī)床，生產(chǎn)輔助時間大大縮短，人工勞動強(qiáng)度降低，廢品率大大降低，成本降低，生產(chǎn)效率和檢測效率提高。

由于采用的35°菱形刀具刀尖圓弧只有R0.4，R0.8和R1.2 mm，因此，油溝的加工具有一定的范圍，對于油溝坐標(biāo)尺寸小于1.0 mm或大于3.0 mm時刀具已無法加工，需要按油溝形狀選擇或定制其他類型的刀片。

3 實例驗證

選取E2007120Y型圓錐滾子軸承內(nèi)圈70件，使用CK6142數(shù)控機(jī)床加工油溝，根據(jù)成品油溝尺寸及擋邊和滾道磨削余量(表2)，通過作圖法得到車加工油溝尺寸如圖5所示，圖中虛線表示成品套圈擋邊、滾道和油溝最大區(qū)域。由圖可知，車加工滾道上寬度為1.7 mm±0.1 mm，擋邊上寬度為1.4 mm±0.1 mm，成品套圈擋邊上深度為0.3 mm，滾道上深度為0.4 mm。隨機(jī)抽檢5個工件，對車工工序和成品套圈油溝進(jìn)行實測，結(jié)果見表3。

表2 軸承內(nèi)圈成品油溝尺寸及滾道、擋邊磨削余量 mm

圖5 E2007120Y軸承油溝計算圖

表3 圓錐滾子軸承內(nèi)圈油溝實測尺寸

由實測結(jié)果可知，改進(jìn)后工藝方法加工的油溝尺寸穩(wěn)定，表面質(zhì)量好，無毛刺，完全能夠滿足工藝要求和成品質(zhì)量要求，生產(chǎn)效率和檢測效率均提高一倍以上。

4 結(jié)束語

通過對圓錐滾子軸承油溝加工方法的數(shù)控化改進(jìn)，提高了該類型油溝的加工質(zhì)量，進(jìn)而提高了圓錐滾子軸承的生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量，并且為其他類型軸承油溝的數(shù)控化加工提供了改進(jìn)思路。