一種合金鋼分離型實體保持架加工工藝改進(jìn)

曹陽，溫麗超

(中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150027)

1 保持架結(jié)構(gòu)特點

隨著我國發(fā)動機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，對發(fā)動機(jī)機(jī)匣附件軸承的精度要求也越來越高，保持架作為軸承的重要組成零件，對其加工精度也提出了更嚴(yán)格的要求[1]。

某合金鋼分離型實體保持架結(jié)構(gòu)如圖1所示，外徑尺寸為49.85～50.00 mm，內(nèi)徑尺寸為40.1～40.2 mm，由上片和下片組合而成。保持架兜孔圓周8等分，在保持架端面上有鉚釘孔和鉚釘孔穴。保持架材料為40CrNiMoA，該材料具有優(yōu)良的抗疲勞和耐磨性能[2]，調(diào)質(zhì)后的硬度為33～37 HRC，可以提升軸承使用性能。

圖1 某型保持架結(jié)構(gòu)簡圖

2 原工藝存在的不足

原工藝流程：粗車成形→調(diào)質(zhì)→細(xì)車成形→鉆鉚釘孔→倒鉚釘孔角→插銷子→打標(biāo)記→鉆孔→初鉸孔→終鉸孔→磨外徑面→終車內(nèi)徑面→車倒角→去毛刺、拆銷子→銑鉚釘孔穴→倒鉚釘孔角→去毛刺→光飾→清洗→終檢→鍍銀→包裝。

1)經(jīng)分析，原加工工藝存在以下問題：將兜孔加工工序安排在磨外徑面、終車內(nèi)徑面工序之前，此時保持架的內(nèi)、外徑面不完整，是斷續(xù)的。在磨外徑面工序時，發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)表面的圓度誤差ΔCir、單一平面外徑變動量VDcsp達(dá)不到工藝技術(shù)要求；并且在終車內(nèi)徑面時存在斷續(xù)車削的現(xiàn)象，在內(nèi)徑面圍繞兜孔處存在車加工振紋痕跡，導(dǎo)致保持架外觀質(zhì)量不合格。由于保持架材料硬度高且黏性大，斷續(xù)車削使加工刀具磨損較快，刀具在加工中很容易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，因此直接影響單一平面內(nèi)徑變動量Vdcsp的穩(wěn)定性[3-4]。同時，加工兜孔的基準(zhǔn)面(內(nèi)徑面)被二次加工，造成后續(xù)檢測兜孔周向位置度時基準(zhǔn)加工面改變，從而使兜孔周向位置度不合格，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。

2)在Z4006B普通鉆床上加工保持架鉚釘孔，由于該設(shè)備主軸擺動較大，導(dǎo)致相鄰鉚釘孔弦長變動量VC1及鉚釘孔中心線對定位基準(zhǔn)端面的垂直度f1超差，有時也容易產(chǎn)生折鉆頭現(xiàn)象，造成不可返修的廢品。

3)保持架鉚釘孔穴在X8119普通銑床上加工，由于保持架材料硬度高且黏性大，調(diào)質(zhì)后的硬度為33～37 HRC，普通高速鋼銑刀已無法滿足現(xiàn)鉚釘孔穴表面粗糙度Ra≤2.5 μm的要求。

3 改進(jìn)措施

3.1 工藝優(yōu)化

經(jīng)過優(yōu)化后的工藝流程：粗車成形→調(diào)質(zhì)→細(xì)車成形→均磨兩平面→鉆鉚釘孔→倒鉚釘孔角→插銷子→打標(biāo)記→磨外徑面→終車內(nèi)徑面、倒角→(粗、精)銑兜孔→去毛刺、拆銷子→銑鉚釘孔穴→倒鉚釘孔角→去毛刺→光飾→清洗→終檢→鍍銀→包裝。

工藝優(yōu)化后的特點：

1)將兜孔加工工序(即銑兜孔)安排在磨外徑面、終車內(nèi)徑面工序之后完成，此時的內(nèi)、外徑尺寸已是成品尺寸，加工完兜孔后無需再加工內(nèi)、外徑面，避免了斷續(xù)加工的問題。與現(xiàn)有的加工工藝相比，外徑橢圓度及內(nèi)徑外觀質(zhì)量達(dá)到工藝要求且延長了加工刀具的使用壽命，避免加工刀具產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使加工尺寸穩(wěn)定。內(nèi)、外徑面精度明顯提高，并且兜孔的加工基準(zhǔn)面不存在二次加工的問題，便于后續(xù)檢測兜孔周向位置度時找到基準(zhǔn)加工面。

2)采用數(shù)控加工中心機(jī)床代替現(xiàn)有的Z4006B普通鉆床實現(xiàn)鉚釘孔的加工，設(shè)計鉚釘孔鉆模將2片保持架疊加擺放，經(jīng)過一次裝夾即可完成一組保持架的加工，提高保持架合套率(圖2)，且數(shù)控機(jī)床主軸精度較高，鉚釘孔加工精度得到了明顯提高，主要體現(xiàn)在鉚釘孔尺寸、f1及VC1[5]上(表1)。

圖2 鉚釘孔鉆模裝配圖

表1 工藝優(yōu)化后保持架的加工精度與工藝要求對比

3)采用數(shù)控加工中心機(jī)床代替現(xiàn)有的X8119普通銑床加工鉚釘孔穴，并設(shè)計鉚釘孔穴模具采用單片加工的方法，經(jīng)過一次裝夾即可完成加工(圖3)，使用帶涂層的硬質(zhì)合金成形銑刀加工，從而提高鉚釘孔穴表面粗糙度，同時保證鉚釘孔穴角度。

圖3 鉚釘孔穴模具裝配圖

4)減少了鉆、銑孔工序中的加工留量，因保持架內(nèi)、外徑表面已加工到成品尺寸，大大降低了鉆頭、銑刀的磨損率，提高了刀具的使用壽命。

5)與原加工工藝相比，優(yōu)化后的加工工藝增加了均磨兩平面工序，提高了平面幾何精度和平面尺寸一致性，由于平面是加工兜孔的基準(zhǔn)加工面，也是檢測兜孔相互差的測量基準(zhǔn)面，從而使兜孔相互差有所提高，兜孔的位置更加準(zhǔn)確。

3.2 加工刀具及加工參數(shù)的合理選用

鉚釘孔加工屬于深孔加工，加工所使用的鉆頭又細(xì)又長，加工時鉚釘孔易發(fā)生偏斜，且排屑、散熱較困難。優(yōu)化后的工藝采用含鈷高速鋼鉆頭加工鉚釘孔，鉆頭硬度較高，耐熱性能及韌性較好，且采用啄鉆加工，鉆頭的加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速1 300 r/min，進(jìn)給量50 mm/min。

銑鉚釘孔穴工序中，使用帶涂層的硬質(zhì)合金銑刀，銑削的加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速1 500 r/min，進(jìn)給量30 mm/min。

4 加工效果

為驗證新工藝的可行性及可靠性，對5個批次的保持架進(jìn)行加工試驗，試驗結(jié)果表明:加工過程穩(wěn)定，質(zhì)量可控，保持架內(nèi)、外徑加工精度，鉚釘孔的加工精度及鉚釘孔穴的表面粗糙度全面提高，滿足工藝要求。新工藝解決了40CrNiMoA合金鋼分離型實體保持架在加工中出現(xiàn)內(nèi)、外徑橢圓度不合格，鉚釘孔穴表面粗糙度大的問題，保證了產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高了產(chǎn)品合格率。