双半内圈三点接触球轴承内径弹簧夹子加工工艺

罗志刚，薛雪

(中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 150000)

双半内圈三点接触球轴承为分离型结构，采用双半内圈使得装球数量增多，轴承具有更大的承载能力。双半内圈结构三点接触球轴承的安装和拆卸不便，装卸时容易导致表面划伤、磕伤等情况的发生，为解决此问题，在设计上考虑增加内径弹簧夹子予以固定。

1 结构分析

某型号双半内圈三点角接触球轴承结构如图1所示，双半内圈通过内径弹簧夹子(图2)相连接，夹子的2个卡口分别嵌入双半内圈的内径槽中。内径弹簧夹子材料为ZGCr15，要求进行调质处理且表面发蓝处理，弹簧夹子结构属薄壁件，壁厚为1.2 mm，卡口较浅，卡口高度0.6 mm，车削加工易变形，废品率高。

图1 双半内圈三点角接触球轴承结构Fig.1 Structure of three point contact ball bearing with double half inner rings

图2 内径弹簧夹子结构尺寸图Fig.2 Structure dimemsion of bore spring clip

2 改进前工艺

投料方式：棒料投料。

工艺路线：细车平面、钻孔、细车内径面、车内外径面、去锐角、切断(数控棒料机)→细车切断面、车外槽、倒角→调质处理→钻孔、铣断口→去孔边及断口毛刺→表面发蓝→提交。

改进前工艺路线采用棒料投料可以保证第1道成形工序的加工精度，但车切断面、外槽工序用数控车床加工，使用三爪卡盘夹紧，因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸和形状精度。因此，为提高产品的合格率，需要从工件的加工工艺流程、切削用量等方面进行综合考虑。

3 工艺改进方法

3.1 工艺流程

制订工艺流程为：细车平面、钻孔、细车内径面、车内外径面、细车外槽、去锐角、切断(数控棒料机)→软磨切断面(单端面磨床)→退磁、清洗→光饰→钻孔、铣断口→去孔边及断口毛刺→调质处理→时效处理→表面发蓝→提交。

薄壁零件加工过程中易出现变形，主要包括：夹紧力作用下的受力变形；切削热引起的受热变形；径向切削力作用下产生的振动和变形。采用数控棒料机进行成形加工，将车外槽工序移至第1道成形工序中。采用数控棒料机将工件内径面、外径面、端面、外槽全部加工完成；调整为软磨切断面工序，软磨切断面后采用光饰的方法去除锐角，避免三爪卡盘夹持外圆或支承内孔的装夹方法造成的受力变形；调质后弹簧夹子内部有一定的残余应力，因此在调质后增加时效处理，有效地减少调质处理产生的变形。

3.2 钻铣模具设计

由图2可知，钻孔与断口的中心夹角为30°，孔边缘距断口为3.4 mm，断口夹角为18°。为保证孔与断口的位置关系符合要求，需要设计钻铣模具(图3)，一次装夹完成钻孔及铣断口的加工。

图3 钻铣模具结构图Fig.3 Structure diagram of drilling and milling moulds

模具采用45#钢制造，热处理后硬度为35～40 HRC。结构设计为上压式，底座带止口固定内径面及两侧端面，限制6个自由度。上压式结构在加工时能够有效控制工件的受力变形。

3.3 刀具及切削参数的选用

3.3.1 刀具的选用

1)选择φ34 mm内孔镗刀机夹刀具(U钻)，刀具具有较好的刚性，能够减少振动变形和防止产生振纹；无需刃磨；换刀时间缩短。

2)端面、外圆、内圆选用80°正前角刀具，低速精加工，切削力小。

3)车外槽选用2 mm宽切槽刀片，刀板式夹紧。刀片两侧圆角小于0.1 mm，避免安装时弹簧夹子落不到内圈的槽底，凸出内径面，从而影响轴承内径尺寸(变小)，影响装配使用。

3.3.2 切削参数的选用

先选背吃刀量ap，再选进给量f和切削速度v。粗车外圆考虑到加工效率选用较大的背吃刀量和进给量，细车外圆则相应减小；内圆车削时采用低转速小进给量方法，以减少因切削热引起的变形；车外槽也采用小进给量的方法。具体切削参数见表1。

表1 切削参数选用表Tab.1 Selection of cutting parameters

4 结束语

加工实践证明，优化后的工艺合理可行。通过设计钻铣模具能够一次装夹完成钻孔和铣断口工序的加工，保证了孔与断口的位置关系；通过合理的选用切削刀具和切削用量，有效避免了受力、受热及振动引起的变形。满足了双半内圈三点接触球轴承内径弹簧卡子(薄壁件)的工艺要求，工件各项几何尺寸、精度得到改善，大幅降低了生产成本和废品率。