薛雪，劉強

(中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150000)

軸承套圈毛坯有鍛件、冷擠件、管料和棒料等，毛坯留量大小決定套圈材料的利用率，對生產成本產生影響。對管料、棒料多直接進行車削，去除多余金屬量，其加工自動化、連續(xù)性好，適用于大批量生產。但采用實心棒料加工的材料利用率低，一般在36%以下，鉆孔消耗材料極為嚴重。

1 現狀分析

某航空軸承零件的質量控制要求高，由于管料毛坯的裂紋和夾雜較多，質量控制風險大，因此采用棒料作為毛坯用料。采用數控棒料機進行投料加工，加工方法為集中工序車削法，但是在加工內孔表面時，鉆孔產生了大量鐵屑，材料利用率非常低，影響生產成本，擬采取措施予以解決。

2 套切加工方案分析

套切加工具有一定的先進性，對不同規(guī)格、數量零件的合理套切可以有效地減少廢料，提高材料的利用率，并且能大大提高加工效率。

擬采用的套切加工是指將實心棒料通過端面切槽刀分離，再分別進行加工。套切的關鍵是端面切槽刀，其同時完成了外圈內徑面和內圈外徑面的加工，因此對機床的靜、動態(tài)性能以及刀具的要求較高。若端面切槽刀的強度不夠，在分離兩套圈時會因為振動或切屑的影響而打刀(斷)；此外,合理的選用切削參數也十分重要。

2.1 套切工藝過程

套切采用設備為數控棒料機HTC3230，機床采用臥式整體鑄鐵床身，床身導軌采用鑲鋼淬硬精密磨削導軌，機床剛性較好。套切加工如圖1所示，工藝過程為：車端面、外圈外徑面→鉆內孔→鏜內孔→切端面槽→切斷(分離兩套圈)→分別加工兩套圈。

圖1 套切加工工藝過程簡圖

2.2 端面切槽刀的優(yōu)選

為確保端面切槽刀具的加工性能，其選擇依據如下：

1)依據切削寬度和待加工工件幾何形狀，盡量選擇寬的刀片和刀體。

2)根據工件需加工的最大深度，確定刀具的最大切削深度，使刀具的懸伸盡量小。加工不同型號套圈時，可通過更換不同刀夾實現加工。

3)根據工件首切直徑范圍，盡量選擇靠近其大直徑范圍的刀具。

2.2.1 刀桿與刀夾的配合

如圖2所示,端面切槽刀刀夾采用兩螺釘與刀桿配合，同時刀夾的導引槽與刀桿的鍵槽配合，使刀桿與刀夾配合后，夾持更穩(wěn)固、可靠，精度更高。

圖2 端面切槽刀結構示意圖

2.2.2 刀片的選擇

端面切槽屬于探入式切削，排屑困難，因此刀片的選擇十分關鍵。經過研究，選擇前刀面呈凹形曲線的刀片，使加工鐵屑被凹形槽兜住，并沿前刀面流向已加工表面。

2.2.3 刀片與刀夾的優(yōu)選

根據刀具的選擇原則和梳理的部分套圈車加工尺寸(表1)，組配出4種刀片，具體規(guī)格見表2。

表1 套圈尺寸表

表2 可換式刀夾規(guī)格表

2.3 加工難點及解決措施

1)為避免刀具受中心高的影響產生振動，切端面槽前需檢查刀具切削刃與工件中心線是否平齊，方法為：工件端面車削至工件中心后，檢查端面殘留毛刺大小，以確定兩者是否對齊。

2)端面切槽刀的推薦切削參數為：切削速度v=90～110 m/min，進給量f=0.05～0.1 mm/r。通過對GCr15，8Cr4Mo4V，9Cr18這3種材料進行試驗，在保證套圈表面質量和精度要求下，最終確定的切削參數為：v=95 m/min，f=0.08 mm/r。

3 套切加工成本分析

3.1 材料利用率

以圓柱滾子軸承RNU204為例，外圈棒料尺寸為φ48 mm，內圈棒料尺寸為φ30 mm。用端面切槽刀進行套切加工可節(jié)省一個內圈，以軸承鋼棒料為例，棒料價格為1.3萬元/噸，單個內圈原材料成本為1.37元，以每年φ48 mm棒料投料數量為30萬件計，年節(jié)省原材料成本可達41.1萬元。其他不同材料棒料節(jié)約成本見表3，材料利用率由原來的36%提高至62.5%。其余尺寸的棒料可根據分離套圈的間隙來更換刀夾，從而實現所有棒料的套切加工。

表3 不同材料套切加工節(jié)約成本

3.2 生產效率

仍以圓柱滾子軸承RNU204為例，軸承材料為GCr15，棒料尺寸為φ48 mm，一般情況下，外圈每件加工需用時3 min，內圈每件加工需用時2.5 min，每批量加工需換活時間和輔助時間約4 h。而套切加工外圈、內圈同時完成，共需4 min，并節(jié)省一次換活時間；節(jié)省了內、外圈一側倒角的時間約3.88h。單件約省時間0.033h，以全年30萬

套計，可節(jié)省時間約9 900 h，約合1 237.5個工作日。工藝改進前、后的加工效率對比如圖4所示。

圖4 2種方法加工效率的對比

3.3 刀具成本分析

與改進前加工方法相比，套切加工節(jié)省了外圈內徑加工的鉆頭和鏜孔刀，以及內圈外徑加工用外徑刀。使用端面切槽刀加工外圈內徑面、內圈外徑面、分離兩套圈及倒角，刀具成本與改進前基本持平。

4 結束語

使用棒料進行套切加工，已經在6204，NJ204，RNU204等幾個型號軸承上應用，均達到了預期效果，套圈加工尺寸、表面質量、精度均達到工藝要求。

對不同規(guī)格、數量零件的合理套切可以有效減少廢料，提高材料利用率，既節(jié)省材料成本又可提高加工效率，同時能降低機床耗電量和設備損耗，具有很好的推廣應用價值。