大型數控機床主軸軸承保持架斜油孔的加工

褚劍陽，馬琰華，張中強，王永峰，林海

(洛陽LYC軸承有限公司 實體保持器廠，河南 洛陽 471039)

大型數控機床主軸軸承具有高速、高精度的特點，在軸承運轉過程中，保證良好的潤滑非常重要。通過在黃銅保持架兜孔底部設計加工斜油孔，可增加兜孔內的潤滑油回路，提高保持架與滾子、滾道間的潤滑效果，并帶走軸承在回轉中因摩擦產生的熱量，使軸承在工作中充分潤滑，預防軸承過熱失效，從而提高軸承的使用壽命[1]。由于該類保持架直徑尺寸較大，超出了設備裝夾范圍，且斜油孔直徑小，油孔軸線與保持架端面呈45°夾角，機加工時易出現鉆頭折斷的情況，現有設備已不能滿足加工需求。

1 斜油孔的技術要求

該推力圓柱滾子軸承保持架斜油孔設計如圖1所示。油孔豎直方向位于油槽側壁偏油槽底部，水平方向油孔中心線與兜孔中心線重合，油孔與保持架端面呈45°夾角，油孔直徑為3 mm，長度約15 mm，29個油孔圓周均布。油孔工藝設計為鉆兜孔后加工。

圖1 兜孔底部斜油孔Fig.1 Oblique oil hole of bottom pocket

2 加工難點

斜油孔的中心線與工件表面呈45°夾角，較油孔與進刀平面垂直加工難度更大。這是因為當鉆頭準備鉆入工件時，受到水平與豎直2個方向的力，在受力不均和鉆頭自身剛性不足的情況下，使鉆頭在切削過程中易發生偏斜，難以滿足產品設計要求；斜油孔長度約15 mm，排屑不易控制，容易使鉆頭發生折斷，導致無法繼續加工[2]；現有五軸加工中心x軸、y軸與z軸的行程為1 300 mm×750 mm×700 mm，該產品外徑已達到971.5 mm，超出五軸加工中心的加工范圍；現有的臥式鏜床鉆削力大，無法加工小孔徑的45°角斜孔。

3 解決方案

3.1 工藝設計

針對數控機床主軸軸承保持架斜油孔的加工難點，為減少鉆偏與鉆頭(麻花鉆)的折斷，需制作專用工裝引導鉆頭穩定進刀；對產品尺寸超出現有設備的加工范圍，機床加工中鉆削力大的問題，改機床鉆削加工為手動電鉆加工。

3.2 工裝的制作

從兜孔底部直接手動鉆孔不容易找到正確的進刀位置，為保證斜油孔的位置精度，需設計制作引導鉆頭加工的專用工裝(圖2)。該工裝有2個定位基準：一是直徑圓周面與兜孔直徑圓弧面的定位配合；二是工裝底部凹槽與保持架兩端面的定位配合。

圖2 加工斜油孔用的專用工裝Fig.2 Machining oblique hole with special tooling

該工裝加工斜引導孔的方法如圖3所示。預先在專用工裝上用手動畫線的方法確定引導孔的進刀位置。為保證引導孔的耐磨性，在專用工裝中嵌入一鋼制鉆孔引導套，該鉆套與工裝過盈配合，鉆套可采用φ8 mm的鋼制鉚釘，在鉚釘中加工φ3 mm的引導孔。加工引導孔時用三爪卡盤固定工裝外徑，利用立式加工中心導軌間的T形槽和壓板、T形塊等固定夾盤，用角度尺測量保證三爪卡盤與機床導軌之間的45°夾角。引導孔加工后，銑削專用工裝中凸出槽底平面部分的鉚釘。

1—三爪卡盤；2—自制工裝；3—壓板；4—螺母；5—墊塊；6—T形塊；7—螺桿；8—機床導軌

3.3 操作方法

輔助工裝加工完成后，將其逐個裝入保持架各兜孔中(圖4)，手持電鉆，通過較好的把握鉆孔速度和排屑(要求人工有一定的操作經驗)，完成斜油孔的加工。

1—工裝；2—鉆頭；3—鉆套；4—保持架圖4 手動鉆削斜油孔Fig.4 Manual drilling oblique hole

3.4 工藝優化

手動鉆削斜油孔過程中，隨著鉆削次數的增加，鉆套磨損，使得后續斜油孔的位置容易發生偏移，依據《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》[3]，工藝給出孔徑為(3±0.1)mm，因此在鉆削引導孔時可選用φ2.9 mm的鉆頭加工，以抵消后續手動鉆削斜油孔時因鉆套磨損造成的油孔位置偏移。也可對鋼制鉚釘(鉆套)進行時效處理，以提高其硬度，從而提高其工作穩定性，防止因鉆套磨損造成的油孔位置偏移。

4 結束語

以人工成本40元/h計，加工4件產品需8 h，本工序人工成本約320元，刀具、工裝成本約280元，總計成本600元；而改進前的電火花加工(0.8～1.3元/mm)，加工4件產品費用約1 400～2 200元，可節省加工成本近60%。

通過設計制作專用工裝引導鉆頭加工，解決了大型數控機床主軸軸承保持架斜油孔的加工難題，滿足了使用要求，降低了加工成本，保證了產品的按期交付。