帶安裝擋邊及窄小越程槽的軸承套圈加工

劉海波，劉強，宋梓恒

(中航工業哈爾濱軸承有限公司 a.工程技術部；b.車工工部，哈爾濱 150500)

為提高航空發動機軸承的性能和使用壽命，在軸承結構設計時對影響軸承使用壽命的因素考慮得越來越全面。為了防止某型航空發動機軸承外圈安裝擋邊根部存在應力集中點，在擋邊根部設計了越程槽，以消除使用時可能產生的應力集中。由于越程槽尺寸很小，加工難度較大，且沒有可借鑒的成熟經驗。因此，針對窄小越程槽的加工，在對產品結構進行計算和分析的基礎上，通過優化加工方法，合理選擇銑削刀具，設計可一次裝夾完成多工步加工的銑削模具，實現了帶安裝擋邊及窄小越程的外圈的加工。

1 產品介紹

產品結構如圖1所示。外圈外徑面靠近一側端面帶2個安裝擋邊，每個擋邊根部有2個軸向越程槽。越程槽軸向投影尺寸為R2 mm×5.15mm，與擋邊根部最大R0.3 mm圓滑過渡，與外徑面上直徑為56.3 mm的外臺階相貫，相貫處徑向寬度為1.37～1.67 mm。由于相貫處寬度較小，導致其加工方法選擇和刀具選用成為難點。

圖1 外圈結構

2 加工方法

2.1 工藝過程

根據對外圈結構尺寸的分析，依目前現有的設備能力，確定加工工藝過程為：首先由車削加工的方式加工至回轉體；再先后采取徑向、軸向銑削的方式完成軸向越程槽、外徑面臺階、擋邊的加工(圖2)。要滿足成品要求，軸向越程槽、外徑面臺階、擋邊的加工需一次裝夾完成。

圖2 主要工藝過程

2.2 刀具選擇

由越程槽軸向投影尺寸以及其與擋邊根部的圓滑過渡，確定圓柱銑刀刀具圓弧角和銑刀直徑的選擇，即銑削時應使用直徑4 mm、圓弧半徑為0.3 mm的銑刀。由越程槽與外徑面外臺階相貫處徑向寬度，確定外徑面臺階銑刀直徑的選擇，即銑削外徑面臺階時應使用平頭銑刀，且直徑不應超過3.5 mm。如果銑刀直徑過大則可能會留下如圖3所示的過渡凸起;銑刀直徑過小可能會存在刀具撓曲讓刀現象，因此，銑削外徑面臺階時最終選擇直徑3 mm的平頭銑刀。

圖3 過渡凸起

2.3 工裝的設計

為保證外圈的加工精度，必須減少裝夾次數，實現一次裝夾完成軸向越程槽、外徑面臺階、擋邊的全部加工。依據外圈結構尺寸及設備伺服軸連接部分的尺寸，考慮排除主軸干涉現象，設計的銑模如圖4所示。以4個螺紋孔通過螺紋連接的方式與設備附加伺服軸連接，工件安裝以φ57.45 mm的沉頭孔定位。φ57.45 mm的軸心線與φ50 mm的軸心線必須在一個平面上。

圖4 銑模體

3 過程控制

3.1 機床的調試

安裝銑模時，以磁力表吸于主軸上，百分表觸點接觸銑模的工件定位面x軸、y軸方向各2點(2點圓周上相隔180°)，調整至百分表表針擺動小于0.02 mm，此時設定機床A軸為0°；百分表觸點接觸銑模φ57.45 mm所在的圓周面，主軸旋轉一周，調整至百分表表針擺動小于0.02 mm，確定機床坐標系原點。

3.2 工件裝夾方式

加工設備為三軸加工中心, 因其沒有自動回轉軸，于是增加了一個伺服分度軸， 將銑模安裝于伺服分度盤上，再將工件按照如圖5所示定位裝夾好。

圖5 裝夾方式

3.3 加工過程

將A軸旋轉90°，調用φ4 mm圓弧R0.3 mm銑刀，銑削一側軸向投影尺寸為R2 mm×5.15 mm的越程槽；再將A軸旋轉-90°，調用φ4 mm圓弧R0.3 mm銑刀，銑削另一側軸向投影尺寸為R2 mm×5.15 mm的越程槽；接著將A軸旋轉回0°，調用φ3 mm的平頭銑刀，銑削外徑上2段直徑為φ56.3 mm的外臺階。

4 結束語

設計的銑模彌補了三軸加工中心沒有自動回轉軸的不足，實現了僅用一套工裝、一次裝夾即可完成多個工步加工，有利于保證加工工件的形位精度，同時提高了加工效率，節約了生產成本。