調心滾子軸承裝球口加工工藝及工裝的改進
2017-5-4 來源：銀川特種軸承有限公司 作者：王自軍 ，王鴻劍，呂國新
摘要：調心滾子軸承內套裝球口原來利用臥銑床或立銑床進行加工，勞動強度大，生產效率低。為解決存在的問題，對原工藝與工裝進行了改進，將銑床加工改成了鏜床加工，設計了裝夾套圈的多功能通用夾具和裝夾銑刀的夾具，并對鏜床主軸進行了技術改造，提高了加工的自動化程度、產品質量及生產效率，降低了勞動強度。
關鍵詞：調心滾子軸承裝球口；鏜床；銑床；鏜床多功能夾具；鏜床銑刀夾具
1.前言
在調心滾子軸承設計中，為裝配需要，在軸承內套兩端面小擋邊各設計一個裝球口。原工藝規定該裝球口用平銑或立銑進行加工，此種工藝加工效率低，勞動強度大。因此，對調心滾子軸承內套加工工藝進行了改進，并對T9210鏜床進行了技術改造，設計出一套多功能夾具和一種新的裝夾銑刀夾具加工調心滾子軸承內套裝球口，使裝夾方便快捷，提高了加工自動化程度和生產效率，降低了勞動強度和生產成本。
2.存在的問題
調心滾子軸承內套根據裝配的需要，內套兩端面擋邊相隔180°對稱各銑一個裝球口，如圖 1 所示。根據產品規格的不同，裝球口在立銑或臥銑床上進行加工。以立銑床加工53540H軸承內套裝球口為例，對工藝加工進行分析說明。
圖 1 53540H軸承內套產品圖
2.1 裝球口加工工藝
（1）選用的立銑設備為XD5032 , 把TS型回轉工作臺固定在立銑床的工作平臺上，選用直徑300mm自定心三爪夾盤，把其固定在TS型回轉工作臺上，再通過夾盤固定被加工內套，如圖 2 所示。
圖 2 立銑床加工軸承裝球口
（2）53540H內套裝球口的半徑是R22mm，球口深度為3.26mm，內套內徑與裝球口的最低點的工藝尺寸為23+0.2mm。
（3）用自定心三爪夾盤把53540H內套夾緊固定，選用立銑刀直徑為44mm，把立銑刀裝在銑床主軸上并緊固。
（4）調整銑刀與內套裝球口位置，進行試加工，并測量球口各相關工藝尺寸，當球口各工藝尺寸符合產品工藝要求時松開此工件，使未加工裝球口端面向上，加工另一裝球口，使兩裝球口成180°。
（5）加工完一個內套，松開夾爪，取出內套，完成一個工作循環。更換另一個內套進行下一個工作循環。
2.2 存在的不足
（1）需要兩個輔助件（TS型回轉工作臺和直徑300mm自定心三爪夾盤）固定內套，使被加工內套距銑床的工件平臺的距離增加，且需通過兩次連接固定內套，增加系統誤差及不穩定因素。
（2）工件的定位與夾緊需經過兩層連接件且通過手工完成。當工件被切削受力時，其定位精度可能受到影響。夾緊力不夠時工件容易轉動，發生打刀現象，造成廢品；夾緊力過大時容易把工件內外徑夾傷，或造成工件變形，產生廢品。
（3）兩裝球口成180°，加工時需轉動TS型回轉工作臺，延長了輔助工作時間。
3 .夾具與鏜床的技術改進
3.1 夾具的技術改進
（1）以加工53540H內套為例，說明夾具的改進設計。53540H為調心滾子軸承，在內套兩端面對稱180°需加工兩個裝球口。鏜床加工內套裝球口如圖 3 所示。
（2）根據鏜床特性，為節約成本，鏜削裝
圖 3 鏜床加工內套裝球口
球口夾具被設計成多功能通用夾具，如圖 4 所示。首先，在底座上設計一個可調整不同直徑的定位板，如圖 5 所示。以定位板圓心為中心，以均勻增加的半徑畫圓，與經過圓心且互成120°的三條直線相交，在每個交點上按一定直徑鉆孔。根據三點決定一個圓的原理，夾具設計為可調整不同直徑的定位板，定位板一端為圓弧形，并帶有長孔槽。夾具底座上設計定位調整板。
1.內套 2.開口墊 3.壓板 4.拉桿 5.螺釘 6.內徑定位調整塊
7.裝球口定位塊 8.導向槽 9.螺釘 10.拉簧 11.底座
圖 4 多功能通用夾具
（3）在夾具底座直徑方向，三等份鉆M12螺絲孔。螺絲孔相鄰兩孔徑相差60mm，方便調整不同內徑。壓板為長方形條狀，根據內套直徑不同，可調換不同長度的壓板。一套夾具可加工不同規格軸承內套的裝球口，做到夾具的通用性。
（4）裝球口定位塊設計成自由滑動，依靠拉簧的拉力，使定位塊與裝球口吻合，方便鏜第二面裝球口，確保兩端面裝球口成180°。卸去此工件，再進行下一個工作循環。
（5）在加工單個裝球口時，去掉鏜床的分轉動棘輪。
（6）依靠棘輪機構實現均布轉動等分，鏜床的等分夾具轉動90°時，可加工軸承內套端面四等分油槽，增加設備使用功能。通過對夾具的改進，根據被加工內套的直徑不同，底座被設計成三種不同的結構，并且裝夾在鏜床轉動盤上的方式也略有不同，圖 4 是其中的一種結構，其他結構略。其中一種結構可加工內套最大直徑560mm，內套幅高260mm。
圖 5 夾具底座
（7）當鏜床轉速高時，可用變頻器調低電機轉速；加工直徑在280mm內套裝球口時，可用合金頭銑刀加工。
3.2 鏜床的技術改進
主要對T9210鏜床的主軸進行改進，制作新的銑刀夾具。原主軸裝刀錐度是莫氏 5，根據改進要求，重新設計鏜床的主軸，申請廠家定制。主軸裝刀庫口部內徑尺寸加大，其錐孔深度到達卸刀口槽部位。在主軸內徑上開對稱兩個6mm的鍵槽，在主軸的外徑上車制螺紋，以緊固銑刀夾具。以鏜床代替銑床加工內套的裝球口，使原來在銑床上加工的產品可用鏜床加工，合理利用設備，提高生產效率。
3.2.1 自制銑刀夾具
根據主軸實際改制的工藝尺寸，自制銑刀夾具，在銑刀夾具的大端錐面上開6mm的對稱鍵槽，以便與主軸進行鍵連接。使用標準銑刀，根據銑刀的規格不同，自制銑刀夾具內孔莫氏錐度也不同。自制銑刀夾具可用壓緊螺帽把銑刀夾具壓緊在鏜床主軸上。改進后銑刀夾具如圖 6 所示。
圖 6 改進后銑刀夾具
（1）銑刀刀庫外徑錐度是莫氏 5，鏜床立軸內錐度是莫氏 5 。
（2）刀庫內徑錐度取莫氏 2、莫氏 3、莫氏 4是為了與現有的銑刀、鏜刀通用。
（3）在銑裝球口時，銑刀局部受力，要用螺釘把銑刀拉緊。
（4）螺帽主要是為防止銑刀庫從鏜床主軸上脫落。
4.工作原理
把改進的夾具固定在鏜床等分夾具上，并根據產品內徑或外徑的不同，讓內徑或外徑調整在同一圓周上，通過油缸、拉桿、壓板把待銑裝改進后刀夾整體裝夾在刀架里面，圓柄成型刀裝入刀夾內后，直接將壓緊螺絲擰緊即可，刀夾不必再探出刀架外，從結構上看制造也非常簡單，見圖 5，只需滿足刀具中心高即可。在刀夾側面開了一個槽口，用以壓緊及卸下成型刀。刀夾裝入刀架被擰緊后，兩者成為一體，剛性有較大幅度提高，防止刀具因意外振動而損壞刀尖，保證刀具正常切削。排除的鐵屑碰不到刀夾，避免了鐵屑纏刀及刮傷工件的現象。改進前、后刀夾結構對比見圖 6。
球口的內套固定在多功能夾具上，并調整好待銑裝球口的位置，把自制銑刀夾具固定到鏜床主軸上，開動機床進行小量進給調試加工，對加工部位的工藝尺寸進行檢測，經過多次調試加工，使裝球口工藝尺寸符合設計要求為止，然后更換下一件產品繼續進行加工。加工方法如圖 3 所示。
5.改進后的優點
（1）取消中間的兩次過渡連接，消除了多次連接帶來的系統誤差及不穩定因素。
（2）通過液壓油缸、拉桿、壓板，能夠牢固壓緊被加工產品，防止內套松動，并消除內徑夾傷和變形，確保產品質量的穩定性。
（3）依靠液壓裝置固定產品，使裝夾產品方便快捷，提高加工自動化，減輕勞動強度。
（4）增大鏜床加工范圍，內套最大外徑560mm，內套幅高260mm。
（5）銑刀夾具可裝通用銑刀，也可裝自制單刃、雙刃刀桿鏜刀，刀桿的長度可根據需求確定。
（6）鏜床性能穩定可靠，可依據產品的加工量，對鏜床的進給量、進給速度、行程進行調整。調整合適，可自行進刀或退刀，減少中間輔助時間，提高生產效率。
6.結束語
通過試運行加工，一次試制成功，加工出的產品符合設計要求，減輕勞動強度，縮短加工周期，提高生產效率，擴大產品加工范圍。此項改進達到了預期效果，為公司帶來良好的經濟效益。
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