雙列圓錐滾子軸承外圈車削排刀設計

2016-07-26 00:55:38陳靜

軸承 2016年10期

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，