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        鋼制實(shí)體保持架兜孔加工工藝改進(jìn)

        2017-07-26 01:29:02李江斌劉兢
        軸承 2017年5期
        關(guān)鍵詞:鏜刀保持架銑刀

        李江斌,劉兢

        (1.洛陽軸研科技股份有限公司,河南 洛陽 471039;2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 洛陽 471039;3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,河南 洛陽 471039)

        隨著國內(nèi)核工業(yè)、航天、深海事業(yè)的發(fā)展,具有耐高溫、耐腐蝕性能的不銹鋼、耐熱鋼材料越來越多的應(yīng)用在軸承保持架生產(chǎn)中,其中,常用材料有1Cr18Ni9(Ti),14Cr17Ni2,40CrNiMoA等,其相對(duì)于工程塑料和銅材,具有更高的硬度、韌性及耐熱性。但是該類材料保持架兜孔加工時(shí),傳統(tǒng)的加工工藝不能滿足其表面粗糙度要求,且加工效率低。由于兜孔與滾動(dòng)體直接接觸,兜孔表面粗糙度直接影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度和摩擦發(fā)熱,因此,高質(zhì)量、高效率的加工該類鋼制保持架兜孔成為面臨的主要問題。

        1 保持架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        圖1 某型保持架結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structure diagram of a type of cage

        2 保持架兜孔原加工工藝及存在問題

        2.1 原工藝方法

        保持架兜孔原加工步驟為:1)使用專用模具將保持架半成品裝夾在立式加工中心XH714D的工作分度盤上;2)使用7.9 mm硬質(zhì)合金鉆頭在保持架上粗鉆通孔;3)使用8.2 mm定尺寸銑刀精加工通孔;4)取出保持架,手工去除兜孔毛刺。

        2.2 存在問題

        由于保持架材料40CrNiMoA硬度較高,且具有較大黏性,兜孔采用粗、精2遍加工,旨在提高銑刀的壽命,改善兜孔表面質(zhì)量。但實(shí)際生產(chǎn)中,每批次總會(huì)出現(xiàn)表面粗糙度超差甚至劃傷的工件。如圖2所示,圖2a中可以看到已加工表面左側(cè)的被擠屑擦傷現(xiàn)象,導(dǎo)致兜孔的表面粗糙度超差;圖2b兜孔中可見一個(gè)明顯的劃傷帶,工件直接報(bào)廢。

        圖2 保持架兜孔加工缺陷圖Fig.2 Defectogram of cage pocket surface

        加工工藝的不穩(wěn)定性極其影響產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率,尤其是某些兜孔數(shù)量較多的保持架情況更嚴(yán)重,一個(gè)兜孔質(zhì)量出現(xiàn)問題可導(dǎo)致整個(gè)保持架的報(bào)廢,浪費(fèi)材料和人力物力。

        2.3 問題分析

        根據(jù)切削加工原理,銑削兜孔時(shí),銑刀的圓周刃帶即為刀具的副切削刃,其在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向間的夾角為副偏角K′r,如圖3所示。精加工時(shí),宜取較小的副偏角[1]。銑刀的刃帶具有光整被加工表面、定尺寸的作用,所以銑刀的副偏角K′r應(yīng)趨近于0,以保證尺寸精度,同時(shí)保證銑刀刃磨后尺寸的穩(wěn)定性。

        圖3 切削原理圖Fig.3 Principle diagram of cutting

        當(dāng)銑刀加工40CrNiMoA材料兜孔時(shí),一旦有微小切屑不能順利通過銑刀前刀面排出,將極有可能隨著銑刀的進(jìn)給通過極小的副偏角擠入刃帶即出現(xiàn)擠屑現(xiàn)象。隨著銑刀的主運(yùn)動(dòng),擠屑摩擦被加工表面,必然降低加工表面質(zhì)量,甚至出現(xiàn)劃傷。

        3 工藝改進(jìn)

        通過上述分析可知,若想使刃帶上形不成擠屑而改善劃傷問題,則需要將銑刀的刃帶外徑尺寸減小,以增大副偏角。但這樣將導(dǎo)致銑刀刃帶不再具有光整及定尺寸的功能,價(jià)格昂貴的定尺寸銑刀將無法刃磨再次使用,也就失去了使用價(jià)值。因此,在兜孔尺寸不能保證的情況下,單純提高兜孔表面粗糙度沒有實(shí)際意義,所以改進(jìn)銑刀刀具參數(shù)的方法不可行。

        引入新的工藝方法:改精銑通孔為精鏜通孔。新設(shè)計(jì)訂制的立式加工中心專用鏜頭結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        圖4 鏜頭結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram of boring head

        該鏜頭下裝夾標(biāo)準(zhǔn)型鏜刀桿,并根據(jù)工件材料及加工精度要求選配適當(dāng)?shù)牡镀?。專用鏜刀頭可通過微調(diào)螺母進(jìn)行偏心量調(diào)節(jié),可配不同尺寸段的鏜刀,滿足實(shí)際加工尺寸需要。鏜刀在進(jìn)行切削時(shí)有較大的副偏角,可避免銑削時(shí)產(chǎn)生的擠屑問題,進(jìn)而可提高兜孔表面質(zhì)量。

        4 實(shí)例分析

        為驗(yàn)證新工藝的可行性及可靠性,對(duì)2個(gè)批次40CrNiMoA鋼制實(shí)體保持架兜孔加工進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。工藝要求:10個(gè)兜孔均布,兜孔尺寸為φ(8.30+0.1)mm,表面粗糙度Ra≤1.6 μm。

        加工機(jī)床均使用XH714D立式加工中心,主軸轉(zhuǎn)速1 500 r/min,進(jìn)給量0.08~0.1 mm/r。原銑削工藝采用φ8.35 mm定尺寸硬質(zhì)合金銑刀;改進(jìn)為鏜削工藝后采用BJ1206-24鏜刀桿(加工范圍6~10 mm),配以WBGT060104硬質(zhì)合金刀片(六角形正型刀片)[2]。2種工藝的生產(chǎn)結(jié)果對(duì)比見表1。

        表1 鋼制實(shí)體保持架兜孔加工工藝對(duì)比Tab.1 Comparative of previous processing and improved processing for cage pocket

        由表可知,銑削加工的合格率為78.6%,其中18件兜孔粗糙度超差,6件兜孔有劃傷,2件兜孔尺寸偏?。荤M削加工的合格率為99.9%,僅1件兜孔尺寸偏小。這是由于鏜刀采用標(biāo)準(zhǔn)刀片,刀片壽命更長,無需刃磨且更換方便,加工效率可提高1倍以上;而且鏜刀規(guī)避了銑削時(shí)副偏角小的弊端,避免了擠屑現(xiàn)象,提高了兜孔表面質(zhì)量。新工藝加工的兜孔表面如圖5所示。

        圖5 鏜削兜孔表面(×5)Fig.5 Cage pocket surface of boring

        5 結(jié)束語

        經(jīng)工藝實(shí)踐探索,對(duì)40CrNiMoA鋼制實(shí)體保持器兜孔的加工采用新的工藝方法,解決了兜孔表面粗糙度不達(dá)標(biāo)、劃傷的問題。新工藝大幅提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品合格率,降低了成本;工藝穩(wěn)定、可靠,具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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