張慶秋

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

外圈有止動槽的深溝球軸承是深溝球軸承主要結構的變形產品，如圖1所示，該類型軸承外圈上有放止動環(huán)用的矩形槽，簡稱止動槽。

近幾年市場對外圈帶止動槽的深溝球軸承需求量增加，使止動槽的加工數(shù)量增加，對刀具的使用壽命提出較高要求。有些用戶對止動槽的寬度尺寸精度要求很高，外圈有止動槽的深溝球軸承發(fā)往用戶后，由于止動槽的寬度尺寸超差、止動槽外徑處有毛刺等原因，不能安裝使用，導致退貨返修的情況時有發(fā)生。為了解決這些問題，努力提高止動槽加工質量和生產效率已成為我公司適應市場經濟、提高經濟效益的課題。

2 現(xiàn)狀

我公司加工止動槽用硬質合金焊接刀，見圖2，由操作者在砂輪上用綠色碳化硅砂輪手工刃磨。

要保證止動槽的寬度尺寸H±0.05mm，操作者用卡尺測量磨硬質合金刀具的寬度尺寸。刃磨時用力過小、過大或是手拿不穩(wěn)都會影響刀具的寬度尺寸，有時刀具磨完后尺寸超差不能使用，造成浪費，給操作者刃磨刀具造成困難，手工刃磨刀具難以保證止動槽的寬度尺寸。即使磨好的刀具寬度尺寸達到止動槽寬度的上限尺寸，由于刀具磨損，有時加工不了多少工件，刀具就不能使用了。

手工刃磨硬質合金止動槽刀，要保證兩側后角對稱，刃磨困難。只有保證兩側后角對稱，加工的止動槽兩端面才能平面度好，不會出現(xiàn)凸凹不平的端面。用手工刃磨的硬質合金的止動槽刀換刀時，要保證止動槽的位置，用試切法試切，再量止動槽位置，要反復對刀保證止動槽位置，在這過程中造成對刀廢品，增加了成本。

用手工刃磨的硬質合金的止動槽刀加工的軸承止動槽與外徑相交處是尖角，無心磨床磨外徑時，在磨削力的作用下產生一薄圓環(huán)貼在止動槽平面或掉入止動槽內見圖3。 給安裝使用帶來了不便，客戶提出意見。

針對這個問題采取了措施，用人工拿鐵針或小鋸條往外挑小鐵環(huán)，費時費力，如果增加工序車止動槽兩側倒角，增加成本，增加工時，在上述情況下設計了硬質合金圓柄成型刀，解決了問題。

3 硬質合金成型刀設計

根據(jù)車加工止動槽工序使用的機床和止動槽截面形狀，采用圓柄成型刀。該結構成型刀便于安裝，夾緊迅速，刀尖與工件中心高調整方便，刀具制造簡單，可多次重磨使用。正確選用的硬質合金刀片材料對刀具有重大影響。根據(jù)止動槽截面形狀的深淺和止動槽寬度，選用了株洲硬質合金廠的產品YTS25牌號的刀片，強度高，韌性好，耐磨損綜合性能優(yōu)于YT14。硬質合金圓柄止動槽成型刀角度選擇如下：前角選擇γ=10.48°后角選擇α=11.54°刀具外徑盡可能大，有利于導熱、增加重磨次數(shù)和刀具耐用度，但考慮機床刀架的高度、刀具材料消耗限制，按經驗取40mm。刀頭寬度根據(jù)止動槽尺寸取值。夾固部分尺寸根據(jù)刀夾尺寸及考慮排屑因素選取，刀具總體長度取56mm。這樣便于刀具設計標準化。套圈的各部分尺寸見圖4。

Ρ-工藝最大尺寸，

r-工件外徑尺寸，

r1-工件上止動槽底徑，

rx-工件上任一點半徑。

根據(jù)套圈的各部尺寸，刀尖對工件中心進行修正計算，見圖5圓體成型車刀簡化修正計算。

圖3 小薄鐵環(huán)掉入止動槽內

圖4 套圈上的各部尺寸

γ-刀具最大外徑處前角，

α-刀具最大外徑處后角，

R-刀具最大半徑，

RX-刀具任意點半徑，

hp-刀具中心到前刀面距離，

hu-工件中心到前刀面距離，

h-刀具中心與工件中心距離（設計給定一般取4mm）由刀具中心高可求得后角α，

E-工件中心與刀具中心在前刀面的距離，

εx-刀具中心和前刀面任意點連線與前刀面夾角，通過幾何關系得知：

hp=R sin(α+γ)，

hu=r1sinγ，

E=r1cosγ+R cos(α+γ)，

Bx=E-Fx=E-rxcosγx,

sinγx=，

工件上的rx可以通過畫圖確定，一般根據(jù)刀具制造需要來確定需要工件上的幾個點的rx尺寸。如圖4所示。然后根據(jù)Rx值再求刀具上的Rx尺寸。

該刀具要加工軸承外徑與止動槽的倒角，還要止動槽端面與刀具形成倒角，在工藝圖上確定一點rx。

我公司設計的硬質合金圓柄成型刀形狀見圖6，該成型刀圓周的幾何形狀在光學曲線磨床用金剛石砂輪加工，保證刀具各部尺寸，刀具制造簡單，成型面的粗糙度均小于Ra=1.6。操作者使用時只需刃磨排屑槽，節(jié)省磨刀時間，止動槽寬度尺寸精度高，保證產品質量，達到客戶滿意。

圖5 圓形成型刀簡化修正計算圖

使用成型刀，使刀架固定，每次成型刀換刀位置固定，保證止動槽位置，避免對刀試切廢品節(jié)約鋼材，降低成本。

圖6 硬質合金圓柄成型刀結構簡圖

使用硬質合金圓柄成型刀直接把止動槽與軸承外徑尖角倒角，磨軸承外徑后沒有小薄圓環(huán)產生，節(jié)省工序，提高產品質量和產品競爭力。

4 結論

我公司設計研制的硬質合金圓柄止動槽成型刀，結構合理，使用方便，節(jié)約磨刀時間，保證止動槽寬度尺寸和位置尺寸，節(jié)約一道倒角工序，提高了刀具壽命、產品質量、生產效率和經濟效益。