双列圆锥滚子轴承外圈车削排刀设计

2016-07-26陈静

轴承 2016年10期

关键词：油槽车刀外径

陈静

(山东梁轴轴承有限公司，山东梁山 272600)

双列圆锥滚子轴承的外圈结构较复杂，车削加工有一定难度，如何使数控车床最大限度发挥潜力、提高产品质量和加工效率是主要的问题。经过实践探索，总结出了比较理想的双列圆锥子轴承外圈车加工方案，并专门设计了较为实用的排刀样板。

1 双列圆锥滚子轴承外圈车削加工

1.1 外圈结构

双列圆锥滚子轴承外圈结构如图1所示，图中，b为外油槽宽度；D为外圈外径；D2为挡边外径；D3为外油槽槽底直径；h为外油槽深度；H为外圈宽度；H1为挡边宽度；H2为外油槽中心线至基面的距离；m1为通过套圈中心的纵截面上油沟沟底至挡边的距离；m2为油沟在通过套圈中心的纵截面上沿挡边方向上的坐标尺寸；m3为通过套圈中心的纵截面上油沟沟底至外径素线的距离；m4为油沟在通过套圈中心的纵截面上沿外径方向上的坐标尺寸；R1为外油槽与外径面之间的过渡圆角；R2为外油槽底部的过渡圆角。

图1 双列圆锥滚子轴承外圈结构

1.2 车削成形刀类型确定

为在一道工序中完成双列圆锥滚子轴承外圈所有加工面(外倒角、外径面、外油槽、外油沟、挡边、挡边内侧角及挡边外径面)的加工，首先应确定成形车刀类型。为延长刀具寿命，并使其具有互换性，根据加工部位、车削用量及表面粗糙度的要求，车削外径面、挡边、挡边外径面时选用了R1.2 mm的正三角形刀片(1#车刀)；车削外油槽时，选用了R0.8 mm的正三角形刀片(2#车刀)；车削油沟时,由于挡边外径与外圈外径尺寸相差较少，如选用正三角形刀片，在靠近挡边处会出现油沟尺寸过大，甚至出现尖角而造成挡边废品，因此，选用了35°的R0.4 mm的棱形刀片(3#车刀)。

1.3 走刀路线

车刀走刀路线如图2所示，图中粗实线代表走刀路线，箭头代表走刀方向。

图2 车刀走刀路线简图

1#车刀的走刀路线为：小端面(非基面)→小端面外倒角→外径面→挡边→挡边内侧倒角→挡边外径面。

2#车刀车削油沟时，采用“切入法”车削，即沿油沟对称中心线直接进刀，并在油沟底停留0.3～0.6 s(使油沟车削更均匀，防止出现油沟大小、深浅不一)，然后退回到开始进刀的位置。油沟车削改进了原来的 “范成法”车削(车刀沿油沟的内缘走一圈)，提高了车刀寿命和加工效率。

3#车刀的走刀路线为：小端面侧外径面与槽外圆角→槽斜坡→槽底圆角→槽底→大端面侧(基准面)槽底圆角→槽斜坡→大端面侧外径面与槽外圆角。

1.4 车床的选择

数控车床一般有2种类型，一种是排刀式车床，另一种是转塔式车床[1]。排刀式车床刀具位置固定，安排刀具数量有限，容易干涉，但机床结构紧凑，操作方便，换刀效率高，没有转位误差，故障率低，加工可靠；转塔式车床采用电动刀架，有多种工位的可转刀位，安装刀具多，使用方便，不易干涉，但换刀效率低，有转位误差，故障率高。

综合车床特点、双列圆锥滚子轴承外圈结构特点和车加工用刀具等因素，最终选择了可装多把车刀的排刀式卡盘数控车床CK7820/1。

2 排刀设计

2.1 排刀布局

工件在主轴上的安装如图3所示，经过理论分析与反复的生产实践应用，车刀的空间布局如图4所示。

1—内六角圆柱螺钉；2—接盘；3—接杆；4—主体头；5—顶销；6—定位环；7—卡嘴胎；8—垫圈；9—六角螺栓

图4 车刀的空间布置简图

3把车刀相互距离的计算公式如下，有效避免了车刀与工件之间、车刀与胎具之间相互干涉的问题。

D12=D2+δ；

H12=H1+δ；

(d-D3)/2

H13=H+δ；

式中：d为定位环与工件接触的外径；D12为1#，2#车刀间的径向距离；H12为1#，2#车刀间的轴向距离；D13为1#，3#车刀间的径向距离；H13为1#，3#车刀间的轴向距离；δ为保证刀具与工件不干涉的安全距离，一般为2～5 mm。

2.2 1#，3#车刀排刀设计

2.2.1 径向距离

由图4可知，1#，2#车刀间的轴向、径向距离可以用游标卡尺直接测量，而1#和3#车刀间的径向距离D13用游标卡尺测量则比较困难。当D13太大或太小时，都可能造成工件与车刀的干涉或车刀与定位环的干涉：当D13<(d-D3)/2，3#车刀在车削槽底直径时,1#车刀与定位环接触的外径d发生干涉，造成定位环被1#车刀车削；当D13>(D2-D)/2， 1#车刀在车削挡边外径面时，越靠近工件基准面(与定位环接触的大端面)车削，3#车刀与工件外径面干涉越严重，将直接导致工件的报废。

2.2.2 排刀样板设计

为了确定1#，3#车刀的空间相对位置，经过反复的实践和总结，设计出如图5所示的排刀样板，其中，