雙半內圈三點接觸球軸承內徑彈簧夾子加工工藝

羅志剛，薛雪

(中國航發哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150000)

雙半內圈三點接觸球軸承為分離型結構，采用雙半內圈使得裝球數量增多，軸承具有更大的承載能力。雙半內圈結構三點接觸球軸承的安裝和拆卸不便，裝卸時容易導致表面劃傷、磕傷等情況的發生，為解決此問題，在設計上考慮增加內徑彈簧夾子予以固定。

1 結構分析

某型號雙半內圈三點角接觸球軸承結構如圖1所示，雙半內圈通過內徑彈簧夾子(圖2)相連接，夾子的2個卡口分別嵌入雙半內圈的內徑槽中。內徑彈簧夾子材料為ZGCr15，要求進行調質處理且表面發藍處理，彈簧夾子結構屬薄壁件，壁厚為1.2 mm，卡口較淺，卡口高度0.6 mm，車削加工易變形，廢品率高。

圖1 雙半內圈三點角接觸球軸承結構Fig.1 Structure of three point contact ball bearing with double half inner rings

圖2 內徑彈簧夾子結構尺寸圖Fig.2 Structure dimemsion of bore spring clip

2 改進前工藝

投料方式：棒料投料。

工藝路線：細車平面、鉆孔、細車內徑面、車內外徑面、去銳角、切斷(數控棒料機)→細車切斷面、車外槽、倒角→調質處理→鉆孔、銑斷口→去孔邊及斷口毛刺→表面發藍→提交。

改進前工藝路線采用棒料投料可以保證第1道成形工序的加工精度，但車切斷面、外槽工序用數控車床加工，使用三爪卡盤夾緊，因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產生變形，從而影響工件的尺寸和形狀精度。因此，為提高產品的合格率，需要從工件的加工工藝流程、切削用量等方面進行綜合考慮。

3 工藝改進方法

3.1 工藝流程

制訂工藝流程為：細車平面、鉆孔、細車內徑面、車內外徑面、細車外槽、去銳角、切斷(數控棒料機)→軟磨切斷面(單端面磨床)→退磁、清洗→光飾→鉆孔、銑斷口→去孔邊及斷口毛刺→調質處理→時效處理→表面發藍→提交。

薄壁零件加工過程中易出現變形，主要包括：夾緊力作用下的受力變形；切削熱引起的受熱變形；徑向切削力作用下產生的振動和變形。采用數控棒料機進行成形加工，將車外槽工序移至第1道成形工序中。采用數控棒料機將工件內徑面、外徑面、端面、外槽全部加工完成；調整為軟磨切斷面工序，軟磨切斷面后采用光飾的方法去除銳角，避免三爪卡盤夾持外圓或支承內孔的裝夾方法造成的受力變形；調質后彈簧夾子內部有一定的殘余應力，因此在調質后增加時效處理，有效地減少調質處理產生的變形。

3.2 鉆銑模具設計

由圖2可知，鉆孔與斷口的中心夾角為30°，孔邊緣距斷口為3.4 mm，斷口夾角為18°。為保證孔與斷口的位置關系符合要求，需要設計鉆銑模具(圖3)，一次裝夾完成鉆孔及銑斷口的加工。

圖3 鉆銑模具結構圖Fig.3 Structure diagram of drilling and milling moulds

模具采用45#鋼制造，熱處理后硬度為35～40 HRC。結構設計為上壓式，底座帶止口固定內徑面及兩側端面，限制6個自由度。上壓式結構在加工時能夠有效控制工件的受力變形。

3.3 刀具及切削參數的選用

3.3.1 刀具的選用

1)選擇φ34 mm內孔鏜刀機夾刀具(U鉆)，刀具具有較好的剛性，能夠減少振動變形和防止產生振紋；無需刃磨；換刀時間縮短。

2)端面、外圓、內圓選用80°正前角刀具，低速精加工，切削力小。

3)車外槽選用2 mm寬切槽刀片，刀板式夾緊。刀片兩側圓角小于0.1 mm，避免安裝時彈簧夾子落不到內圈的槽底，凸出內徑面，從而影響軸承內徑尺寸(變小)，影響裝配使用。

3.3.2 切削參數的選用

先選背吃刀量ap，再選進給量f和切削速度v。粗車外圓考慮到加工效率選用較大的背吃刀量和進給量，細車外圓則相應減小；內圓車削時采用低轉速小進給量方法，以減少因切削熱引起的變形；車外槽也采用小進給量的方法。具體切削參數見表1。

表1 切削參數選用表Tab.1 Selection of cutting parameters

4 結束語

加工實踐證明，優化后的工藝合理可行。通過設計鉆銑模具能夠一次裝夾完成鉆孔和銑斷口工序的加工，保證了孔與斷口的位置關系；通過合理的選用切削刀具和切削用量，有效避免了受力、受熱及振動引起的變形。滿足了雙半內圈三點接觸球軸承內徑彈簧卡子(薄壁件)的工藝要求，工件各項幾何尺寸、精度得到改善，大幅降低了生產成本和廢品率。