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調(diào)心滾子軸承裝球口加工工藝及工裝的改進(jìn)

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(diào)心滾子軸承內(nèi)套裝球口原來利用臥銑床或立銑床進(jìn)行加工，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。為解決存在的問題，對原工藝與工裝進(jìn)行了改進(jìn)，將銑床加工改成了鏜床加工，設(shè)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(jìn)行了技術(shù)改造，提高了加工的自動化程度、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：調(diào)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(diào)心滾子軸承設(shè)計中，為裝配需要，在軸承內(nèi)套兩端面小擋邊各設(shè)計一個裝球口。原工藝規(guī)定該裝球口用平銑或立銑進(jìn)行加工，此種工藝加工效率低，勞動強(qiáng)度大。因此，對調(diào)心滾子軸承內(nèi)套加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并對T9210鏜床進(jìn)行了技術(shù)改造，設(shè)計出一套多功能夾具和一種新的裝夾銑刀夾具加工調(diào)心滾子軸承內(nèi)套裝球口，使裝夾方便快捷，提高了加工自動化程度和生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

2.存在的問題

調(diào)心滾子軸承內(nèi)套根據(jù)裝配的需要，內(nèi)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(jù)產(chǎn)品規(guī)格的不同，裝球口在立銑或臥銑床上進(jìn)行加工。以立銑床加工53540H軸承內(nèi)套裝球口為例，對工藝加工進(jìn)行分析說明。

圖 1 53540H軸承內(nèi)套產(chǎn)品圖

2.1 裝球口加工工藝

（1）選用的立銑設(shè)備為XD5032 , 把TS型回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)工作臺上，再通過夾盤固定被加工內(nèi)套，如圖 2 所示。

圖 2 立銑床加工軸承裝球口

（2）53540H內(nèi)套裝球口的半徑是R22mm，球口深度為3.26mm，內(nèi)套內(nèi)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(nèi)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(diào)整銑刀與內(nèi)套裝球口位置，進(jìn)行試加工，并測量球口各相關(guān)工藝尺寸，當(dāng)球口各工藝尺寸符合產(chǎn)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(nèi)套，松開夾爪，取出內(nèi)套，完成一個工作循環(huán)。更換另一個內(nèi)套進(jìn)行下一個工作循環(huán)。

2.2 存在的不足

（1）需要兩個輔助件（TS型回轉(zhuǎn)工作臺和直徑300mm自定心三爪夾盤）固定內(nèi)套，使被加工內(nèi)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(nèi)套，增加系統(tǒng)誤差及不穩(wěn)定因素。

（2）工件的定位與夾緊需經(jīng)過兩層連接件且通過手工完成。當(dāng)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(zhuǎn)動，發(fā)生打刀現(xiàn)象，造成廢品；夾緊力過大時容易把工件內(nèi)外徑夾傷，或造成工件變形，產(chǎn)生廢品。

（3）兩裝球口成180°，加工時需轉(zhuǎn)動TS型回轉(zhuǎn)工作臺，延長了輔助工作時間。

3 .夾具與鏜床的技術(shù)改進(jìn)

3.1 夾具的技術(shù)改進(jìn)

（1）以加工53540H內(nèi)套為例，說明夾具的改進(jìn)設(shè)計。53540H為調(diào)心滾子軸承，在內(nèi)套兩端面對稱180°需加工兩個裝球口。鏜床加工內(nèi)套裝球口如圖 3 所示。

（2）根據(jù)鏜床特性，為節(jié)約成本，鏜削裝

圖 3 鏜床加工內(nèi)套裝球口

球口夾具被設(shè)計成多功能通用夾具，如圖 4 所示。首先，在底座上設(shè)計一個可調(diào)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(jīng)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(jù)三點決定一個圓的原理，夾具設(shè)計為可調(diào)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(shè)計定位調(diào)整板。

1.內(nèi)套 2.開口墊 3.壓板 4.拉桿 5.螺釘 6.內(nèi)徑定位調(diào)整塊

7.裝球口定位塊 8.導(dǎo)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(diào)整不同內(nèi)徑。壓板為長方形條狀，根據(jù)內(nèi)套直徑不同，可調(diào)換不同長度的壓板。一套夾具可加工不同規(guī)格軸承內(nèi)套的裝球口，做到夾具的通用性。

（4）裝球口定位塊設(shè)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(jìn)行下一個工作循環(huán)。

（5）在加工單個裝球口時，去掉鏜床的分轉(zhuǎn)動棘輪。

（6）依靠棘輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)均布轉(zhuǎn)動等分，鏜床的等分夾具轉(zhuǎn)動90°時，可加工軸承內(nèi)套端面四等分油槽，增加設(shè)備使用功能。通過對夾具的改進(jìn)，根據(jù)被加工內(nèi)套的直徑不同，底座被設(shè)計成三種不同的結(jié)構(gòu)，并且裝夾在鏜床轉(zhuǎn)動盤上的方式也略有不同，圖 4 是其中的一種結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)略。其中一種結(jié)構(gòu)可加工內(nèi)套最大直徑560mm，內(nèi)套幅高260mm。

圖 5 夾具底座

（7）當(dāng)鏜床轉(zhuǎn)速高時，可用變頻器調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速；加工直徑在280mm內(nèi)套裝球口時，可用合金頭銑刀加工。

3.2 鏜床的技術(shù)改進(jìn)

主要對T9210鏜床的主軸進(jìn)行改進(jìn)，制作新的銑刀夾具。原主軸裝刀錐度是莫氏 5，根據(jù)改進(jìn)要求，重新設(shè)計鏜床的主軸，申請廠家定制。主軸裝刀庫口部內(nèi)徑尺寸加大，其錐孔深度到達(dá)卸刀口槽部位。在主軸內(nèi)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(nèi)套的裝球口，使原來在銑床上加工的產(chǎn)品可用鏜床加工，合理利用設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

3.2.1 自制銑刀夾具

根據(jù)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(jìn)行鍵連接。使用標(biāo)準(zhǔn)銑刀，根據(jù)銑刀的規(guī)格不同，自制銑刀夾具內(nèi)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(jìn)后銑刀夾具如圖 6 所示。

圖 6 改進(jìn)后銑刀夾具

（1）銑刀刀庫外徑錐度是莫氏 5，鏜床立軸內(nèi)錐度是莫氏 5 。

（2）刀庫內(nèi)徑錐度取莫氏 2、莫氏 3、莫氏 4是為了與現(xiàn)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(jìn)的夾具固定在鏜床等分夾具上，并根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)徑或外徑的不同，讓內(nèi)徑或外徑調(diào)整在同一圓周上，通過油缸、拉桿、壓板把待銑裝改進(jìn)后刀夾整體裝夾在刀架里面，圓柄成型刀裝入刀夾內(nèi)后，直接將壓緊螺絲擰緊即可，刀夾不必再探出刀架外，從結(jié)構(gòu)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(cè)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(xiàn)象。改進(jìn)前、后刀夾結(jié)構(gòu)對比見圖 6。

球口的內(nèi)套固定在多功能夾具上，并調(diào)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(jī)床進(jìn)行小量進(jìn)給調(diào)試加工，對加工部位的工藝尺寸進(jìn)行檢測，經(jīng)過多次調(diào)試加工，使裝球口工藝尺寸符合設(shè)計要求為止，然后更換下一件產(chǎn)品繼續(xù)進(jìn)行加工。加工方法如圖 3 所示。

5.改進(jìn)后的優(yōu)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(tǒng)誤差及不穩(wěn)定因素。

（2）通過液壓油缸、拉桿、壓板，能夠牢固壓緊被加工產(chǎn)品，防止內(nèi)套松動，并消除內(nèi)徑夾傷和變形，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（3）依靠液壓裝置固定產(chǎn)品，使裝夾產(chǎn)品方便快捷，提高加工自動化，減輕勞動強(qiáng)度。

（4）增大鏜床加工范圍，內(nèi)套最大外徑560mm，內(nèi)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(jù)需求確定。

（6）鏜床性能穩(wěn)定可靠，可依據(jù)產(chǎn)品的加工量，對鏜床的進(jìn)給量、進(jìn)給速度、行程進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整合適，可自行進(jìn)刀或退刀，減少中間輔助時間，提高生產(chǎn)效率。

6.結(jié)束語

通過試運(yùn)行加工，一次試制成功，加工出的產(chǎn)品符合設(shè)計要求，減輕勞動強(qiáng)度，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)大產(chǎn)品加工范圍。此項改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果，為公司帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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