雙列圓錐滾子軸承外圈車削排刀設計

陳靜

(山東梁軸軸承有限公司，山東 梁山 272600)

雙列圓錐滾子軸承的外圈結構較復雜，車削加工有一定難度，如何使數控車床最大限度發揮潛力、提高產品質量和加工效率是主要的問題。經過實踐探索，總結出了比較理想的雙列圓錐子軸承外圈車加工方案，并專門設計了較為實用的排刀樣板。

1 雙列圓錐滾子軸承外圈車削加工

1.1 外圈結構

雙列圓錐滾子軸承外圈結構如圖1所示，圖中，b為外油槽寬度；D為外圈外徑；D2為擋邊外徑；D3為外油槽槽底直徑；h為外油槽深度；H為外圈寬度；H1為擋邊寬度；H2為外油槽中心線至基面的距離；m1為通過套圈中心的縱截面上油溝溝底至擋邊的距離；m2為油溝在通過套圈中心的縱截面上沿擋邊方向上的坐標尺寸；m3為通過套圈中心的縱截面上油溝溝底至外徑素線的距離；m4為油溝在通過套圈中心的縱截面上沿外徑方向上的坐標尺寸；R1為外油槽與外徑面之間的過渡圓角；R2為外油槽底部的過渡圓角。

圖1 雙列圓錐滾子軸承外圈結構

1.2 車削成形刀類型確定

為在一道工序中完成雙列圓錐滾子軸承外圈所有加工面(外倒角、外徑面、外油槽、外油溝、擋邊、擋邊內側角及擋邊外徑面)的加工，首先應確定成形車刀類型。為延長刀具壽命，并使其具有互換性，根據加工部位、車削用量及表面粗糙度的要求，車削外徑面、擋邊、擋邊外徑面時選用了R1.2 mm的正三角形刀片(1#車刀)；車削外油槽時，選用了R0.8 mm的正三角形刀片(2#車刀)；車削油溝時,由于擋邊外徑與外圈外徑尺寸相差較少，如選用正三角形刀片，在靠近擋邊處會出現油溝尺寸過大，甚至出現尖角而造成擋邊廢品，因此，選用了35°的R0.4 mm的棱形刀片(3#車刀)。

1.3 走刀路線

車刀走刀路線如圖2所示，圖中粗實線代表走刀路線，箭頭代表走刀方向。

圖2 車刀走刀路線簡圖

1#車刀的走刀路線為：小端面(非基面)→小端面外倒角→外徑面→擋邊→擋邊內側倒角→擋邊外徑面。

2#車刀車削油溝時，采用“切入法”車削，即沿油溝對稱中心線直接進刀，并在油溝底停留0.3～0.6 s(使油溝車削更均勻，防止出現油溝大小、深淺不一)，然后退回到開始進刀的位置。油溝車削改進了原來的 “范成法”車削(車刀沿油溝的內緣走一圈)，提高了車刀壽命和加工效率。

3#車刀的走刀路線為：小端面側外徑面與槽外圓角→槽斜坡→槽底圓角→槽底→大端面側(基準面)槽底圓角→槽斜坡→大端面側外徑面與槽外圓角。

1.4 車床的選擇

數控車床一般有2種類型，一種是排刀式車床，另一種是轉塔式車床[1]。排刀式車床刀具位置固定，安排刀具數量有限，容易干涉，但機床結構緊湊，操作方便，換刀效率高，沒有轉位誤差，故障率低，加工可靠；轉塔式車床采用電動刀架，有多種工位的可轉刀位，安裝刀具多，使用方便，不易干涉，但換刀效率低，有轉位誤差，故障率高。

綜合車床特點、雙列圓錐滾子軸承外圈結構特點和車加工用刀具等因素，最終選擇了可裝多把車刀的排刀式卡盤數控車床CK7820/1。

2 排刀設計

2.1 排刀布局

工件在主軸上的安裝如圖3所示，經過理論分析與反復的生產實踐應用，車刀的空間布局如圖4所示。

1—內六角圓柱螺釘；2—接盤；3—接桿；4—主體頭；5—頂銷；6—定位環；7—卡嘴胎；8—墊圈；9—六角螺栓

圖4 車刀的空間布置簡圖

3把車刀相互距離的計算公式如下，有效避免了車刀與工件之間、車刀與胎具之間相互干涉的問題。

D12=D2+δ；

H12=H1+δ；

(d-D3)/2

H13=H+δ；

式中：d為定位環與工件接觸的外徑；D12為1#，2#車刀間的徑向距離；H12為1#，2#車刀間的軸向距離；D13為1#，3#車刀間的徑向距離；H13為1#，3#車刀間的軸向距離；δ為保證刀具與工件不干涉的安全距離，一般為2～5 mm。

2.2 1#，3#車刀排刀設計

2.2.1 徑向距離

由圖4可知，1#，2#車刀間的軸向、徑向距離可以用游標卡尺直接測量，而1#和3#車刀間的徑向距離D13用游標卡尺測量則比較困難。當D13太大或太小時，都可能造成工件與車刀的干涉或車刀與定位環的干涉：當D13<(d-D3)/2，3#車刀在車削槽底直徑時,1#車刀與定位環接觸的外徑d發生干涉，造成定位環被1#車刀車削；當D13>(D2-D)/2， 1#車刀在車削擋邊外徑面時，越靠近工件基準面(與定位環接觸的大端面)車削，3#車刀與工件外徑面干涉越嚴重，將直接導致工件的報廢。

2.2.2 排刀樣板設計

為了確定1#，3#車刀的空間相對位置，經過反復的實踐和總結，設計出如圖5所示的排刀樣板，其中，

圖5 1#，3#車刀徑向距離測量的排刀樣板

H13min=D13min=(d-D3)/2 ，

(1)

H13max=D13max=(D2-D)/2 。

(2)

2.2.3 排刀樣板使用方法

排刀樣板的使用方法如圖6所示。當使用小范排刀樣板時，應使3#車刀的刀尖與樣板底部緊密接觸，1#車刀的刀尖與B面有一定的空隙h；當使用大范排刀樣板時，應將1#車刀的刀尖與B面緊密接觸，3#車刀的刀尖與樣板底部有一定的空隙h1。

圖6 1#，3#車刀徑向距離測量簡圖

3 結束語

通過生產實踐中對排刀樣板的應用，證明了只要能對3把車刀的空間相對位置加以控制，便能通過數控程序保證雙列圓錐滾子軸承外圈各加工部位的尺寸精度和位置精度，從而達到工藝要求。

將排刀樣板的使用和游標卡尺的測量相結合，便能很方便地確定3把車刀的相互位置，從而在車削時避免了車刀與工件、車刀與定位環之間的干涉問題，盡可能地發揮車床的功能。由于采用了一次裝夾車削出外圈外形的所有加工表面，從而保證了各加工面之間的位置精度和形狀精度。