圓柱滾子軸承銅保持架兜孔銑削加工夾具的改進

劉國倉，謝維兵，龔繼來

（浙江天馬軸承集團有限公司，杭州 310015）

圓柱滾子軸承用黃銅保持架一般為組合式結構，由保持架座和保持架蓋組成，保持架座兜孔多采用銑削加工方法，加工效率較高，但目前銑削兜孔存在的問題是：傳統夾具精度低，很難滿足高精度軸承保持架的加工要求。

使用傳統夾具[1]銑削圓柱滾子軸承銅保持架兜孔時，保持架依靠銑床上一個小圓柱體定位，為了方便裝卸，保持架內徑與小圓柱體外徑之間有比較大的間隙，很難保證保持架與銑床主軸的同軸度。因此，銑削出的兜孔實際旋轉中心徑與理論中心徑偏差較大（即兜孔同軸度誤差較大），保持架兜孔等分散差較大，導致軸承在運轉過程中噪聲比較大，必須對夾具進行優化改進。

1 夾具的改進

改進后的圓柱滾子軸承銅保持架兜孔銑削夾具如圖1所示，包括過渡盤（圖2）、彈簧夾頭（圖3）、中拉桿（圖4）、防保持架臺肩扭曲裝置（圖5）、壓蓋和前拉桿。

圖1 改進后夾具總裝圖Fig.1 Assembly diagram of improved fixture

圖2 過渡盤Fig.2 Transitional disk

圖3 彈簧夾頭Fig.3 Collet chuck

圖4 中拉桿Fig.4 Middle lever

圖5 防保持架臺肩扭曲裝置Fig.5 Device for preventing distortion of cage shoulders

改進后的夾具工作原理為：中拉桿連接到機床活塞桿上，中拉桿左右移動，其錐面使彈簧夾頭脹大、縮小，實現銅保持架的夾緊、松開；同時中拉桿帶動前拉桿、壓蓋和防保持架臺肩扭曲裝置左右移動，實現保持架臺肩的緊固和松開。

具體安裝及使用方法為：先將過渡盤上的凹槽與銑床主軸端的凸臺相配合，通過3個沉孔用螺栓將過渡盤固定到銑床主軸上；再將彈簧夾頭大端上的凹臺與過渡盤上的凸臺相配合，通過彈簧夾頭大端面上的3個沉孔用螺栓將其固定到過渡盤上；連接中拉桿與銑床活塞桿；然后放置保持架，將防保持架臺肩扭曲裝置安裝到保持架的臺肩上，安裝壓蓋；最后將前拉桿連接到中拉桿上，夾具安裝完成，調試無誤后，銑削保持架兜孔。加工時，踩下活塞汽缸踏板，使活塞桿帶動中拉桿，中拉桿的錐面使彈簧夾頭六瓣的夾持面脹大，中拉桿驅動前拉桿向機床內部移動；使壓蓋壓緊防保持架臺肩扭曲裝置的端面，保持架被夾緊后開始銑削兜孔。

2 注意事項

1）彈簧夾頭（圖3）中夾具夾持面的寬度L要比保持架座底厚度（保持架座總高度-鉚頭高度-兜孔深度）小0.2 mm左右，如果L值等于或大于保持架座底厚度，銑刀銑削兜孔時與夾具干涉；L值取太小，夾具的夾持面變小，銑削兜孔時保持架容易打滑。

2）彈簧夾頭（圖3）和中拉桿（圖4）錐面夾角γ的一般取值范圍為10°～20°，綜合考慮機床的拉伸長度、拉桿拉力、裝夾效率等，本夾具γ取為12°。加工彈簧夾頭和中拉桿錐面時，兩錐度面最好配磨，要求配合面積達到80%以上，以保證夾具受力均勻，延長使用壽命。

3）本夾具為保持架兜孔銑削專用夾具，是具有一定調整范圍的外脹式彈簧夾具，適用于保持架的批量生產，該夾具對保持架的夾緊力取決于液壓缸通過拉桿的拉力。加工不同型號的保持架應進行夾緊力的計算[2]，否則，夾緊力太大，會造成保持架變形，使保持架中心徑、兜孔尺寸發生變化，影響軸承裝配后的運轉質量；夾緊力太小，銑削兜孔時保持架容易打滑，會造成兜孔的尺寸不穩定，兜孔內有振紋，嚴重時會造成銑刀崩刃或保持架損壞[3]。對于保持架銑削加工來說，銑削力的計算主要考慮主銑削力[4]。

3 改進效果

對新設計的圓柱滾子軸承銅保持架兜孔銑削夾具進行實踐驗證，夾具改進前、后保持架兜孔銑削后的參數對比見表1。使用改進后夾具加工的保持架兜孔實際旋轉中心徑與理論中心徑偏差小、保持架梁寬變動量小、兜孔等分精度更高等；而且夾具結構簡單、調試方便、加工簡單、裝夾時間短，具有較好的推廣應用價值。

表1 夾具改進前、后銑削保持架的參數對比Tab.1 Comparison of parameters for milling of cage by fixtures before and after improvement mm