圆柱滚子轴承保持架兜孔拉削工装优化设计

李迎丽，徐雷，杜杰

（1.中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 150036；2.中国人民解放军驻哈尔滨轴承集团公司军事代表室，哈尔滨 150036）

航空轴承领域持续并迫切开展的工作是顺应航空轴承性能和寿命不断提高的要求，优化保持架制造技术，不断提升保持架精度。兜孔的位置精度及精度一致性直接影响保持架的使用性能[1]。圆柱滚子轴承保持架通常采用卧式拉床进行加工，加工过程中多次拆装会产生累积定位误差[2]，从而影响兜孔位置精度及精度一致性。减少装夹次数对提高圆柱滚子轴承保持架兜孔位置精度及精度一致性，改善保持架表面质量，具有非常重要的意义[3]。

为此，优化设计保持架的兜孔拉削工装结构，以实现一次装夹完成单件保持架全部兜孔的拉削加工。

1 原加工技术分析

兜孔加工是圆柱滚子轴承保持架制造的核心技术[4]，兜孔轴向、周向位置精度是评价保持架制造质量的关键指标，直接影响轴承的使用性能和寿命。

1.1 加工技术现状

圆柱滚子轴承保持架加工方法：通过钻、铣削形成预制孔，预制孔再经过拉削后形成保持架兜孔[5]，拉方孔工装如图1所示。待拉削的保持架以内径面、基面与工件座配合，将盖板压在保持架非基面上，即完成保持架的安装。

图1 拉方孔过程简图Fig.1 Diagram of broaching process for square hole

拉削保持架兜孔时，将拉刀插入一对预制孔中，把拉刀卡子插入拉刀卡口及拉头中，转动扳手带动旋紧螺杆将保持架预紧。启动拉床后，随着拉刀自动找正，迅速转动扳手带动旋紧螺杆压紧盖板，拉刀通过保持架后即完成一对兜孔拉削加工。取下拉刀，反向转动扳手松开旋紧螺杆，移开盖板，转动保持架，保证下一对待拉削兜孔对准机床主轴方向。重复多次上述过程，完成全部兜孔的拉削加工。

1.2 存在问题

多次装、拆保持架，难以避免拉削加工产生的金属切屑塞入到保持架底部，对保持架拉削精度及表面质量产生影响：

1）保持架底部被垫起，拉削兜孔时保持架定位精度受到影响，导致兜孔位置精度不稳定。

2）保持架端面被切屑硌伤，不能满足产品要求。

2 优化后加工技术

2.1 加工技术

为克服现有拉削工艺对保持架兜孔加工精度及保持架端面质量的影响，优化拉方孔工装结构，完善兜孔拉削加工方法。

保持架拉方孔工装优化后结构如图2所示。将待拉削的保持架内径面与定位座内止口配合，将定位销插入保持架的任意一个预制孔，一对待拉削的预制孔便处于与拉床主轴共线的位置，将拉刀插入这对预制孔并通过卡子与拉头良好连接。盖板压在保持架上端面，转动旋紧杆使压杆压紧压块，通过轴承压紧盖板，启动拉床完成一对兜孔的拉削加工。拔出定位销并转动定位座，将定位销插入下个相邻的预制孔，完成第2对孔的拉削加工，如此循环完成保持架全部兜孔加工。

图2 保持架拉方孔工装优化设计结构Fig.2 Optimal design structure of broaching device for square hole of cage

2.2 优点

1）采用定位销结构定位，保证保持架兜孔轴向、周向位置精度及其稳定性。

2）拉削过程中切屑无法塞入保持架底部，避免保持架端面被切屑硌伤，保证了产品外观质量。

3）将多次拆装转变为一次装夹加工，提高了加工效率。

3 试验验证

分别采用2种加工方法拉削XX型保持架，兜孔位置精度参数（图3），兜孔底面对基面平行度f、兜孔轴向／周向位置度（b／e）、兜孔横梁对基面垂直差h与国外同类保持架兜孔位置精度测量值对比见表1。

图3 保持架兜孔位置精度图Fig.3 Positional precision diagram of cage pocket

表1 XX型保持架与国外同类保持架兜孔位置精度对比Tab.1 Comparison of positional precision for pocket of XX type cage and foreign similar cage mm

4 结束语

优化设计保持架拉方孔工装后，减小了保持架兜孔拉削过程产生的安装及定位误差，将圆柱滚子轴承保持架兜孔位置精度（表1）关键技术指标整体提升了30%～40%，接近甚至达到国外同类保持架的水平，同时改善了兜孔端面表面质量，对提高轴承性能及可靠性具有重要意义。