圆锥滚子轴承内圈大挡边油沟车加工工艺改进

高武正，靳国栋，张沙勐

（洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳　471039）

　　摘　要：分析圆锥滚子轴承内圈大挡边油沟传统加工方法存在的不足，详细介绍了采用数控机床和成形刀具加工大挡边油沟的方法，实例验证了改进后工艺方法的优点。

　　关键词：圆锥滚子轴承；大挡边油沟；数控车床；成形车刀

　　圆锥滚子轴承内圈油沟的加工质量不仅影响套圈的磨削加工，而且会对成品轴承的质量产生影响^[1]。随着轴承技术的发展，对圆锥滚子轴承内圈大挡边油沟的加工质量要求越来越高，主要表现为油沟深度尺寸和坐标尺寸要求越来越小，表面粗糙度要求越来越高。因此，在分析传统圆锥滚子轴承内圈大挡边油沟（简称油沟）加工方法的基础上，需要采用更加合理的设备和刀具，以提高油沟的加工质量。

　　1　传统的油沟加工方法

　　圆锥滚子轴承内圈油沟传统加工设备及刀具为普通车床+手磨成形刀具。采用普通CA6140车床，手工刃磨油沟刀，手摇纵向刀架进给加工（图1）。传统加工方法在实际应用中存在以下不足：

　　（1）油沟形状由手工刃磨的刀具保证，由于刀具硬度低，磨损快，刃磨频率高，油沟尺寸一致性差；

　　（2）刀具后角大，加工的油沟表面粗糙，容易有振纹，油沟边缘容易起毛刺；

　　（3）油沟的角度依靠刀具角度保证，刀具的角度由纵向刀架的角度确定，由于刀架角度没有刻度盘指示，一般由操作人员凭经验确定，因此，油沟角度批次间的散差较大；

　　（4）由于刀具的刀尖角一般为15°（图2），油沟滚道方向与挡边方向的宽度一定，传统加工油沟深度是宁深勿浅，与现阶段油沟越来越小的要求不符；

　　（5）机床进刀、退刀均由人工操作控制，劳动强度大，差错率高；

　　（6）受刀具材料的限制，不适宜于淬火后工件油沟的加工。

　　2　改进后的油沟加工方法

　　改进后的油沟加工设备及刀具为数控机床+成形刀具。选用经济型数控车床CK6142，其采用可自动转位的电动四方刀架，与CA6140可自由旋转的刀架不同，CK6142刀架只能每次旋转90°，因此，只能靠刀具本身的角度来控制油沟的角度，而油沟的形状由标准刀片的轮廓保证。由于油沟尺寸小，在各种标准机夹刀片中选用35°菱形刀片Z为合适（图3）。

　　由于圆锥滚子轴承滚道与挡边夹角接近90°，刀具与水平夹角由油沟中心线与水平方向夹角确定，要尽量保证加工时刀具从滚道与大挡边中间进刀，减小应力集中和刀具损耗，35°菱形刀片常用刀杆及刀具装入车床后与水平方向的夹角见表1。经验证，主偏角107.5°外径刀、35°菱形刀片装入刀架的镗孔刀位加工油沟Z为合适（图4），加工油沟时，刀具基本上从挡边与滚道的中间进刀，两边受力均匀，加工油沟尺寸及表面质量均大大超过普通机床加工的油沟。

　　改进后的油沟加工工艺特点为：

　　（1）刀具形状固定，能保证不同加工批次油沟的角度一致；

　　（2）刀具采用可更换的标准机夹刀片，针对不同的材料，可方便地更换不同材质的刀片（硬质合刀、CBN刀等），可以加工淬火前、后的工件，加工后油沟表面质量好，尺寸统一；

　　（3）由于刀片形状固定，因此，加工中只要保证油沟挡边方向的宽度和滚道方向的宽度即可保证油沟的深度；

　　（4）油沟的形状即刀片的形状，沟底圆弧与沟边相切，大大减小了油沟内应力集中；

　　（5）采用数控机床，生产辅助时间大大缩短，人工劳动强度降低，废品率大大降低，成本降低，生产效率和检测效率提高。由于采用的35°菱形刀具刀尖圆弧只有R0.4，R0.8和R1.2mm，因此，油沟的加工具有一定的范围，对于油沟坐标尺寸小于1.0mm或大于3.0mm时刀具已无法加工，需要按油沟形状选择或定制其他类型的刀片。

　　3　实例验证

　　选取E2007120Y型圆锥滚子轴承内圈70件，使用CK6142数控机床加工油沟，根据成品油沟尺寸及挡边和滚道磨削余量（表2），通过作图法得到车加工油沟尺寸如图5所示，图中虚线表示成品套圈挡边、滚道和油沟Z大区域。由图可知，车加工滚道上宽度为1.7mm±0.1mm，挡边上宽度为1.4mm±0.1mm，成品套圈挡边上深度为0.3mm，滚道上深度为0.4mm。随机抽检5个工件，对车工工序和成品套圈油沟进行实测，结果见表3。

　　由实测结果可知，改进后工艺方法加工的油沟尺寸稳定，表面质量好，无毛刺，完全能够满足工艺要求和成品质量要求，生产效率和检测效率均提高一倍以上。

　　4　结束语

　　通过对圆锥滚子轴承油沟加工方法的数控化改进，提高了该类型油沟的加工质量，进而提高了圆锥滚子轴承的生产加工效率和质量，并且为其他类型轴承油沟的数控化加工提供了改进思路。

　　参考文献：

　　[1]郝晋豫，尚铁良，董世欣.轴承内圈油沟加工质量不高引起的热轴实例分析[J].铁道车辆，1996（8）：39-40.
 

来源：《轴承》2013年2期