大型数控机床主轴轴承保持架斜油孔的加工

褚剑阳，马琰华，张中强，王永峰，林海

(洛阳LYC轴承有限公司 实体保持器厂，河南 洛阳 471039)

大型数控机床主轴轴承具有高速、高精度的特点，在轴承运转过程中，保证良好的润滑非常重要。通过在黄铜保持架兜孔底部设计加工斜油孔，可增加兜孔内的润滑油回路，提高保持架与滚子、滚道间的润滑效果，并带走轴承在回转中因摩擦产生的热量，使轴承在工作中充分润滑，预防轴承过热失效，从而提高轴承的使用寿命[1]。由于该类保持架直径尺寸较大，超出了设备装夹范围，且斜油孔直径小，油孔轴线与保持架端面呈45°夹角，机加工时易出现钻头折断的情况，现有设备已不能满足加工需求。

1 斜油孔的技术要求

该推力圆柱滚子轴承保持架斜油孔设计如图1所示。油孔竖直方向位于油槽侧壁偏油槽底部，水平方向油孔中心线与兜孔中心线重合，油孔与保持架端面呈45°夹角，油孔直径为3 mm，长度约15 mm，29个油孔圆周均布。油孔工艺设计为钻兜孔后加工。

图1 兜孔底部斜油孔Fig.1 Oblique oil hole of bottom pocket

2 加工难点

斜油孔的中心线与工件表面呈45°夹角，较油孔与进刀平面垂直加工难度更大。这是因为当钻头准备钻入工件时，受到水平与竖直2个方向的力，在受力不均和钻头自身刚性不足的情况下，使钻头在切削过程中易发生偏斜，难以满足产品设计要求；斜油孔长度约15 mm，排屑不易控制，容易使钻头发生折断，导致无法继续加工[2]；现有五轴加工中心x轴、y轴与z轴的行程为1 300 mm×750 mm×700 mm，该产品外径已达到971.5 mm，超出五轴加工中心的加工范围；现有的卧式镗床钻削力大，无法加工小孔径的45°角斜孔。

3 解决方案

3.1 工艺设计

针对数控机床主轴轴承保持架斜油孔的加工难点，为减少钻偏与钻头(麻花钻)的折断，需制作专用工装引导钻头稳定进刀；对产品尺寸超出现有设备的加工范围，机床加工中钻削力大的问题，改机床钻削加工为手动电钻加工。

3.2 工装的制作

从兜孔底部直接手动钻孔不容易找到正确的进刀位置，为保证斜油孔的位置精度，需设计制作引导钻头加工的专用工装(图2)。该工装有2个定位基准：一是直径圆周面与兜孔直径圆弧面的定位配合；二是工装底部凹槽与保持架两端面的定位配合。

图2 加工斜油孔用的专用工装Fig.2 Machining oblique hole with special tooling

该工装加工斜引导孔的方法如图3所示。预先在专用工装上用手动画线的方法确定引导孔的进刀位置。为保证引导孔的耐磨性，在专用工装中嵌入一钢制钻孔引导套，该钻套与工装过盈配合，钻套可采用φ8 mm的钢制铆钉，在铆钉中加工φ3 mm的引导孔。加工引导孔时用三爪卡盘固定工装外径，利用立式加工中心导轨间的T形槽和压板、T形块等固定夹盘，用角度尺测量保证三爪卡盘与机床导轨之间的45°夹角。引导孔加工后，铣削专用工装中凸出槽底平面部分的铆钉。

1—三爪卡盘；2—自制工装；3—压板；4—螺母；5—垫块；6—T形块；7—螺杆；8—机床导轨

3.3 操作方法

辅助工装加工完成后，将其逐个装入保持架各兜孔中(图4)，手持电钻，通过较好的把握钻孔速度和排屑(要求人工有一定的操作经验)，完成斜油孔的加工。

1—工装；2—钻头；3—钻套；4—保持架图4 手动钻削斜油孔Fig.4 Manual drilling oblique hole

3.4 工艺优化

手动钻削斜油孔过程中，随着钻削次数的增加，钻套磨损，使得后续斜油孔的位置容易发生偏移，依据《一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差》[3]，工艺给出孔径为(3±0.1)mm，因此在钻削引导孔时可选用φ2.9 mm的钻头加工，以抵消后续手动钻削斜油孔时因钻套磨损造成的油孔位置偏移。也可对钢制铆钉(钻套)进行时效处理，以提高其硬度，从而提高其工作稳定性，防止因钻套磨损造成的油孔位置偏移。

4 结束语

以人工成本40元/h计，加工4件产品需8 h，本工序人工成本约320元，刀具、工装成本约280元，总计成本600元；而改进前的电火花加工(0.8～1.3元/mm)，加工4件产品费用约1 400～2 200元，可节省加工成本近60%。

通过设计制作专用工装引导钻头加工，解决了大型数控机床主轴轴承保持架斜油孔的加工难题，满足了使用要求，降低了加工成本，保证了产品的按期交付。