工程塑料冠形保持架加工工藝改進

何崇光，郭鑫，徐海利

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039)

1 工程塑料冠形保持架結構特點

冠形保持架適用于轉速較高或旋轉精度高的深溝球軸承或角接觸球軸承，材料一般為碳素鋼、黃銅等金屬材料，也采用工程塑料,如：聚酰胺(尼龍)、聚四氟乙烯、聚酰亞胺等。工程塑料具有力學性能優異、韌性好、耐磨性能好、摩擦因數低、自潤滑性能好等特點，故更適用于高速或高精密軸承。工程塑料多采用注塑成型，考慮到模具成本,中小批量生產時也可采用車、銑、鉆等機加工方法。機加工冠形塑料保持架結構如圖1所示，兜孔一側有裝球缺口，兜孔與裝球缺口需要通過鉆、銑的方法加工。

圖1 工程塑料冠形保持架

2 原加工工藝及存在的問題

2.1 工藝過程

原加工工藝過程為：車端面、切斷→車另一端面→粗車外徑面→粗車內徑面→精車內徑面→精車外徑面→鉆兜孔→銑缺口。兜孔、裝球缺口分為2個工序加工，先在鉆床上鉆出兜孔，然后在銑床上銑出裝球缺口。

在臥式銑床上采用鋸片銑刀加工裝球缺口，鋸片銑刀及其安裝如圖2所示。缺口的寬度由2片銑刀的間距控制，通過更換寬度調整墊片實現；缺口相對兜孔的位置由銑刀在主軸的左右位置確定，通過更換位置調整墊片調節。調整時需要多次增減墊片，甚至需要對墊片臨時修磨才能將夾具調整到位。同時由于缺口相對兜孔的位置沒有有效的測量方法，兩者相對位置主要依靠肉眼觀察，不僅影響保持架精度，也不利于設備的調整。

1—主軸；2—位置調整墊片； 3—鋸片銑刀；4—開口墊片；5—螺栓；6—寬度調整墊片

銑缺口夾具及加工如圖3所示。銑缺口時保持架受力如圖4所示。

1—銑床工作臺；2—定位銷；3—鋸片銑刀；4—保持架；5—底座

圖4 銑缺口時保持架受力示意圖

2.2 存在的問題

1)鉆孔與銑缺口分2次加工，存在二次裝夾誤差；銑削分力F1沿保持架徑向，由于保持架徑向剛性差，銑缺口時易產生變形；兜孔與缺口的相對位置依靠人工觀察加工。綜合因素導致保持架精度難以保證。

2)銑缺口夾具沒有對保持架進行有效的夾緊，加工時需要1名工人用手壓緊保持架，存在安全隱患。

3)銑床調整時需要反復更換或修磨墊片，調整不便。

4)2道工序共需2臺機床、3名工人，占用生產資源多。

3 改進后的加工工藝

針對原加工工藝中對保持架精度影響較大的鉆兜孔與銑缺口工序，重新設計了鉆孔與銑缺口夾具，并都改為在立式銑床上加工，將原來2道工序合并為1道工序。

3.1 新型夾具

改進后的夾具如圖5所示，其中壓板結構如圖6所示。

1—底座；2—保持架；3—壓板；4—定位銷；5—開口墊片；6—螺栓

圖6 壓板

新型夾具中， 壓板上均勻地加工有與保持架兜孔數量相同的槽，以便于銑缺口時銑刀通過，根據保持架兜孔的數量選用槽數不同的壓板；壓板與底座上有2個定位孔，配合定位銷定位；開口墊片與螺栓用于壓緊和松開保持架。

3.2 工藝過程

首先將底座固定到立式銑床或加工中心轉臺上，將保持架裝在底座上，壓上壓板，并用開口墊片和螺栓固定。機床與夾具調整好后先鉆兜孔，然后換立銑刀在兜孔一側銑缺口。改進后的鉆銑加工如圖7所示。

1—銑刀；2—定位銷；；3—螺栓；4—開口墊片；5—壓板；6—保持架；7—底座；8—銑床轉臺

4 使用效果

采用新型夾具進行塑料冠形保持架的鉆兜孔與銑缺口可以實現一次裝夾完成加工，消除了二次裝夾產生的定位誤差，保證了兜孔與缺口的對稱度，提高了保持架加工質量。采用立式銑床加工，銑削力沿保持架軸向分布，消除了原銑缺口方法存在的保持架徑向分力，且新夾具使保持架能夠可靠夾緊，大大減輕了銑削力對保持架的影響，減小了保持架的變形。改進加工方式后，僅需1臺機床和1名工人操作，節約了生產資源。