一种薄壁分离型实体保持架加工方法与流程

本发明涉及保持架设计制造技术领域，具体涉及一种薄壁分离型实体保持架加工方法。

背景技术：

分离型轴承保持架广泛适用于深沟球轴承，保持架的主要作用是：使滚动体相互之间保持合适的距离，以减少轴承的摩擦力矩和因摩擦产生的热量；使滚动体均匀的分布在整个轴承内，以优化载荷分布和降低噪音；在无载区引导滚动体，以改善滚动条件和防止出现损坏性的滑动，可见，保持架在轴承中起着至关重要的作用。

薄壁结构轴承保持架近年来比较常见，在使用中由于重量轻、节约材料、结构紧凑等优点，广泛应用于轴承行业。虽然在使用中存在众多优点，但薄壁保持架在生产中却存在着诸多棘手的问题。

影响薄壁件加工精度的因素有以下三个方面：

一、装夹变形。壁薄件在装夹压力的作用下，零件会在不同截面(或角向)上引起变形，变形大小可以参见相似三角形进行确定；松开装夹后，零件会出现不规则变形(反弹)，这些压力变化会影响工件的尺寸和形状；

二、切削热产生的应力变形。壁薄件在切削热影响下，会出现零件受热不均的现象，热胀冷缩而引起变形，使得尺寸难于控制；

三、车削受力变形。在切削力的作用下，薄壁零件极易出现振动和变形，表面形成振刀纹，深浅不一，这些都会导致零件无法获得精准的大小、标准的形状等。

现有的一种薄壁分离型铜材质轴承实体保持架的加工工艺流程如下：

成型→细车第一平面→细车第二平面→细车内径→粗车外径→钻铆钉孔(两片保持架同时加工)→倒铆钉孔角→插销子→打字→钻孔→铰孔→终车内径→终车外径→倒角→去毛刺→拆销子→光饰→荧光渗透探伤→酸洗→终检→包装。

所述一种薄壁分离型铜材质轴承实体保持架现有的加工方法具有以下缺陷：

一、原工艺忽略了薄壁分离型轴承实体保持架加工变形的问题，从而导致保持架内径、外径椭圆度超差，内、外径椭圆度0.15～0.25mm，且无法修复。

二、薄壁分离型轴承实体保持架铆钉孔加工属于深孔加工，原工艺方法将两片保持架重叠后同时加工(如图4：保持架上半片a-1和保持架下半片a-2)，加工难度较大，难点在于刀具细长，刚性差，强度低，很容易引起刀具偏斜，铆钉孔a-3垂直差超差，达到0.25～0.35mm，不符合成品要求，还存在下片保持架等分差超差，并且钻削中冷却润滑液难以进入，散热困难，不易排屑，钻头易折断，造成产品报废。

三、原保持架兜孔加工方法：采用z5932普通钻床，选用与兜孔尺寸一致的铰刀加工保持架兜孔，当铰刀磨损后铰刀直径尺寸会变小，从而导致保持架兜孔尺寸变小，不符合成品要求，造成产品返工或报废，铰刀也做报废处理，增加加工成本，延长加工周期。

四、如果铆钉孔垂直差、等分差不合格直接影响后工序兜孔等分差的加工精度，因加工兜孔时用一个铆钉孔作为定位基准孔，保证每个兜孔的位置在两个铆钉孔的中间，确保兜孔与铆钉孔之间的位置关系。

综上所述，现有的薄壁分离型轴承实体保持架存在加工难度大，易产生变形，保持架内、外径精度及铆钉孔加工精度较低，难以保证产品加工质量的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的薄壁分离型轴承实体保持架存在加工难度大，易产生变形，保持架内、外径精度及铆钉孔加工精度较低，难以保证产品加工质量的问题，进而提供一种薄壁分离型实体保持架加工方法。

本发明的技术方案是：

一种薄壁分离型实体保持架加工方法，所述薄壁分离型实体保持架加工方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、依次细车第一平面、第二平面、粗磨外径、细车内径：

将成型后的保持架安装在车床上，细车加工保持架的第一平面、第二平面，将细车两平面后的保持架安装在磨床上，粗磨加工保持架的的外径，再将粗磨外径后的保持架安装在车床上，细车加工保持架的内径，粗磨外径给细磨外径留量0.2～0.3mm，细车内径给精车内径留量0.3～0.4mm；

步骤二、固溶强化：

采用淬火加热炉对细车内圆后的保持架进行固溶强化；

步骤三、均车两平面：

将固溶强化后的保持架安装在车床上，依次均车加工保持架的第一平面、第二平面；

步骤四、细磨外圆：

步骤四、细磨外径：

将均车两平面后的保持架安装在磨床上，细磨加工保持架的外径，外径尺寸散差控制在0～+0.02mm，外径椭圆度vdcp0.008～0.015mm，砂轮转速：1650r/min，导轮转速：25～35r/min，细磨外径给终磨外径留量0.07～0.1mm；

步骤五、精车内径：

将细磨外径后的保持架安装在车床上，采用角面胎具包裹住保持架外径面积的85～95％，精车加工保持架的内径，内径尺寸散差控制在0～+0.05mm，内径椭圆度vdcp0.025～0.04mm，转速：700～1000r/min，精车内径给终车内径留量0.15～0.2mm；

步骤六、钻铆钉孔、倒铆钉孔角：

通过钻孔模具将精车内径后的单片保持架安装在加工中心的卡盘上，采用公差设计为+0.03mm的钻头在所述保持架的端面上钻铆钉孔，铆钉孔的加工公差为±0.05mm，并倒铆钉孔角；

步骤七、插销子、打字：

对钻铆钉孔后的保持架进行插销子处理，并打印材料代号和产品顺序号；

步骤八、钻、铣兜孔：

采用数控加工中心，先用钻头钻孔，然后选用小于钻孔尺寸1～2mm的铣刀加工，用圆弧插补的方法加工保持架兜孔；

步骤九、终磨外径：

将钻、铣兜孔后的保持架安装在磨床上，终磨加工保持架的外径，外径尺寸散差控制在0～+0.02mm，外径椭圆度vdcp0.006～0.01mm；

步骤十、终车内径、车倒角、去毛刺：

将终磨外径后的保持架安装在车床上，终车加工保持架的内径，车保持架两端面内、外倒角，并去除保持架所有表面的毛刺；

步骤十一、拆销子、光饰：

对终车内径后的保持架进行拆销子处理，倒圆锐角与尖角；

步骤十二、荧光渗透探伤：

对光饰处理后的保持架进行荧光渗透探伤及酸洗，并将酸洗后的保持架进行终检和包装，至此完成了保持架的加工。

进一步地，步骤六中所述的铆钉孔的加工公差压缩至0～+0.05mm。

进一步地，步骤六中所述的铆钉孔的最小加工尺寸为φ0.8mm。

进一步地，步骤六中所述的钻头为硬质合金钻头。

进一步地，步骤六中所述的钻头公差设计为+0.03mm。

进一步地，步骤六中所述的钻孔模具包裹单片保持架外径的80％～90％。

进一步地，步骤六中所述的钻孔模具采用气动夹紧的方式夹紧单片保持架。

进一步地，步骤六中所述的钻孔模具包括卡盘和三个扇形卡爪，扇形卡爪的圆心处沿圆周方向设有圆弧面，扇形卡爪的内侧端面上沿其轴线开设有与单片保持架的外径相匹配的弧形凹槽，所述弧形凹槽与圆弧面同轴设置，扇形卡爪的外圆周上沿径向开设螺纹孔；

所述钻孔模具的夹紧方法是通过以下步骤实现的，将3片扇形卡爪安装在气动卡盘上，采用螺丝与螺纹孔配合将扇形卡爪锁紧固定，然后根据保持架外径的尺寸铣削加工扇形卡爪，扇形卡爪大于保持架尺寸0.05～0.1mm，在3片扇形卡爪上加工出容纳保持架的弧形凹槽，保持架放入已加工好的弧形凹槽内，按动气动卡盘上的按钮，3片扇形卡爪将保持架自动固定，气动卡盘通过压缩空气产生的动力使扇形卡爪将保持架夹紧。

进一步地，步骤六中所述的扇形卡爪的装夹深度不小于保持架宽度的4/5。

进一步地，步骤六中所述的保持架为薄壁分离型实体保持架，所述薄壁分离型实体保持架的材质为铝铁锰青铜管料，采用淬火加热炉对铝铁锰青铜管料的保持架进行固溶强化时，炉温控温精度±3℃，炉温均匀度±5℃，淬火液的温度为15～35℃，固溶淬火的加热温度840～860℃，时效340～360℃，保温时间2～3h空冷至室温。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

解决了一种薄壁分离型轴承实体保持架加工变形的问题，同时通过改变保持架铆钉孔加工方法，提高铆钉孔加工精度，降低废品率。

1、本发明与传统工艺相比较，增加了“固溶强化”工序，目的是提高铜材质的强度和硬度，在后续加工中减少或避免产品变形，“固溶强化”之前铝铁锰青铜管料硬度(管料壁厚＜16)140～200hb，“固溶强化”之后硬度提高5％～10％；

2、本发明为减少加工中的产品变形，增加了“细磨外径、精车内径、终磨外径”工序，目的是减少车削受力变形及切削热产生的应力变形，加工留量尽量分布在不易变形的工序，使加工精度有所提升；增加细磨外径目的是避免车加工装夹变形，并且是统一尺寸，减少尺寸散差，提高外径精度，为后工序精车内径打好加工基础，保证后工序精车内径的加工精度及尺寸的一致性；精车内径采用角面胎具包裹住保持架外径面积的85～95％，保证前道工序的加工精度，且保证装夹保持架时外径无变形现象，内径尺寸散差控制在0～+0.05mm，内径椭圆度vdcp0.025～0.04mm；

3、本发明采用单片加工铆钉孔的方法意在减少加工深度，因铆钉孔的特点是又细又长，使钻头在加工过程中不易产生歪斜及折钻头的现象，并可以实现铆钉孔加工的万能组配，即随意铆合两片半保持架，铆钉都可以顺畅通过达到铆合的最佳效果；

4、加工实践证明，改进后的工艺合理可行，切合生产实际，工艺方法真正起到了指导生产的作用，同时解决了薄壁分离型实体保持架加工困难的问题，保持架内、外径精度及铆钉孔加工精度得到了进一步提高，且保证产品加工质量；

5、本发明的一种薄壁分离型实体保持架加工方法也适用于其它分离型保持架的加工。在对分离型钢材质实体保持架进行加工时，需要将具体实施方式一中步骤十二所述的“荧光渗透探伤”替换成“磁粉探伤”。

附图说明

图1是铆钉孔钻孔模具的结构示意图；

图2是扇形卡爪的主视图；

图3是图2的俯视图；

图4是传统的两片保持架重叠后同时加工时的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种薄壁分离型实体保持架加工方法，所述薄壁分离型实体保持架加工方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、依次细车第一平面、第二平面、粗磨外径、细车内径：

将成型后的保持架安装在车床上，细车加工保持架的第一平面、第二平面，将细车两平面后的保持架安装在磨床上，粗磨加工保持架的的外径，再将粗磨外径后的保持架安装在车床上，细车加工保持架的内径，粗磨外径给细磨外径留量0.2～0.3mm，细车内径给精车内径留量0.3～0.4mm；

步骤二、固溶强化：

采用淬火加热炉对细车内圆后的保持架进行固溶强化；

步骤三、均车两平面：

将固溶强化后的保持架安装在车床上，依次均车加工保持架的第一平面、第二平面；

步骤四、细磨外径：

将均车两平面后的保持架安装在磨床上，细磨加工保持架的外径，外径尺寸散差控制在0～+0.02mm，外径椭圆度vdcp0.008～0.015mm，砂轮转速：1650r/min，导轮转速：25～35r/min，细磨外径给终磨外径留量0.07～0.1mm；

步骤五、精车内径：

将细磨外径后的保持架安装在车床上，采用角面胎具包裹住保持架外径面积的85～95％，精车加工保持架的内径，内径尺寸散差控制在0～+0.05mm，内径椭圆度vdcp0.025～0.04mm，转速：700～1000r/min，精车内径给终车内径留量0.15～0.2mm；

步骤六、钻铆钉孔、倒铆钉孔角：

通过钻孔模具将精车内径后的单片保持架安装在加工中心的卡盘1上，采用公差设计为+0.03mm的钻头在所述保持架的端面上钻铆钉孔，铆钉孔的加工公差为±0.05mm，并倒铆钉孔角；

步骤七、插销子、打字：

对钻铆钉孔后的保持架进行插销子处理(插销子数量：成品图纸要求铆钉孔数量减去一个)，并打印材料代号和产品顺序号；

步骤八、钻、铣兜孔：

采用数控加工中心，先用钻头钻孔，然后选用小于钻孔尺寸1～2mm的铣刀加工，用圆弧插补的方法加工保持架兜孔；

步骤九、终磨外径：

将铣兜孔后的保持架安装在磨床上，终磨加工保持架的外径，外径尺寸散差控制在0～+0.02mm，外径椭圆度vdcp0.006～0.01mm；

步骤十、终车内径、车倒角、去毛刺：

将终磨外径后的保持架安装在车床上，终车加工保持架的内径，车保持架两端面内、外倒角，并去除保持架所有表面的毛刺；

步骤十一、拆销子、光饰：

对终车内径后的保持架进行拆销子处理，倒圆锐角与尖角；

步骤十二、荧光渗透探伤：

对光饰处理后的保持架进行荧光渗透探伤及酸洗，并将酸洗后的保持架进行终检和包装，至此完成了保持架的加工。

本实施方式中加工保持架兜孔方法是采用数控加工中心，选用小于钻孔尺寸1～2mm的铣刀加工，用圆弧插补的方法加工保持架兜孔，即使铣刀直径磨损、尺寸变小，也可正常加工，也可用此圆弧插补的方法加工出合格的产品，不会被报废，降低加工成本。

本实施方式中终磨外径时，外径尺寸散差控制在0～+0.02mm，外径椭圆度vdcp0.006～0.01mm，外径是保持架的引导表面，也是保持架比较重要的部位，要求的加工精度相对较高，所以加工中必须保证其加工精度。具体实施方式二：本实施方式的步骤六中所述的铆钉孔的加工公差压缩至0～+0.05mm。如此设置，成品图纸要求铆钉孔的加工公差为±0.05mm，为达到铆钉孔加工的万能组配，将铆钉孔的加工公差压缩至+0.05mm，且选用硬质合金钻头，硬度较高，耐磨损，加工出的铆钉孔直径尺寸稳定，使得随意铆合两片半保持架，铆钉都可以顺畅通过达到铆合的最佳效果。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式的步骤六中所述的铆钉孔的最小加工尺寸为φ0.8mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式的步骤六中所述的钻头为硬质合金钻头。如此设置，设计非标准钻头加工铆钉孔，钻头材质选用硬质合金，目的是在加工中减少钻头的磨损。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式的步骤六中所述的钻头公差设计为+0.03mm。如此设置，钻头公差设计为+0.03mm，使铆钉孔尺寸加工稳定。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤六中所述的钻孔模具包裹单片保持架3外径的80％～90％。如此设置，因该类保持架壁厚较小，很容易出现装夹变形，钻孔模具包裹保持架外径的80％～90％，尽可能增加包裹保持架外径的面积，能够有效避免保持架装夹变形。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤六中所述的钻孔模具采用气动夹紧的方式夹紧单片保持架3。如此设置，钻孔模具是气动夹紧方式，因气动夹紧方式柔性高、压力不大、使用方便，拆卸方便，对于薄壁件来说是最合适的夹紧方式。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的步骤六中所述的钻孔模具包括卡盘1和三个扇形卡爪2，扇形卡爪2的圆心处沿圆周方向设有圆弧面2-1，扇形卡爪2的内侧端面上沿其轴线n-n开设有与单片保持架3的外径相匹配的弧形凹槽2-2，所述弧形凹槽2-2与圆弧面2-1同轴设置，扇形卡爪2的外圆周上沿径向开设螺纹孔2-3；

所述钻孔模具的夹紧方法是通过以下步骤实现的，将3片扇形卡爪2安装在气动卡盘1上，采用螺丝与螺纹孔2-3配合将扇形卡爪2锁紧固定，然后根据保持架外径的尺寸铣削加工扇形卡爪2，扇形卡爪2大于保持架尺寸0.05～0.1mm，在3片扇形卡爪2上加工出容纳保持架的弧形凹槽2-2，保持架放入已加工好的弧形凹槽2-2内，按动气动卡盘1上的按钮，3片扇形卡爪2将保持架自动固定，气动卡盘1通过压缩空气产生的动力使扇形卡爪2将保持架夹紧。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本实施方式的气动卡盘1型号：hjs-70，压力：0.4～0.5mpa。具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的步骤六中所述的扇形卡爪2的装夹深度不小于保持架1宽度的4/5。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：本实施方式的步骤六中所述的保持架为薄壁分离型实体保持架，所述薄壁分离型实体保持架的材质为铝铁锰青铜管料，采用淬火加热炉对铝铁锰青铜管料的保持架进行固溶强化时，炉温控温精度±3℃，炉温均匀度±5℃，淬火液的温度为15～35℃，固溶淬火的加热温度840～860℃，时效340～360℃，保温时间2～3h空冷至室温。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

本实施方式中的保持架为薄壁分离型实体保持架，所述薄壁分离型实体保持架的材质为铝铁锰青铜管料，管料硬度140～200hb，管料壁厚＜16mm，“固溶强化”之后硬度提高5％～10％。

本实施方式中的固溶强化的设备要求：

淬火加热炉选用带风扇搅动炉气的箱式电阻炉，炉温控温精度±3℃，炉温均匀度±5℃；淬火液的温度在15～35℃范围内,淬火槽具有淬火液强制循环功能或具有搅动功能，保证淬火液温度均匀；

本实施方式中的固溶强化的工艺参数：

固溶淬火的加热温度840～860℃，(按每25mm厚度1h计算)水冷至室温(注：选择加热温度时应考虑所采用的加热设备和装炉方式及装炉量)，时效:340～360℃，保温时间2～3h空冷至室温，

本实施方式中的固溶强化的工艺要求：

a、铜合金零件固溶处理加热要求热炉装料，随炉升温；

b、零件装炉时采用专用的装料筐；

c、零件应有序的排放至装料筐内，防止因放置不当造成零件的变形造成损伤；

d、淬火时零件在淬火液中作垂直上下和圆周均匀移动,以保证零件的淬透性；

e、淬火过程中不允许零件露出淬火液面；

f、固溶淬火后到时效处理的时间间隔不允许超过8h。

表1

表1是采用本发明所述的加工方法加工薄壁分离型实体保持架加工精度与工艺要求对比。如表1所示，工艺优化后保持架的外径椭圆度为0.006～0.01，内径椭圆度为0.02～0.03，铆钉孔垂直差为0.03～0.05，铆钉孔等分差为0.03～0.05。保持架内、外径精度及铆钉孔加工精度得到了进一步提高，且保证了产品的加工质量。