带安装挡边及窄小越程槽的轴承套圈加工

刘海波，刘强，宋梓恒

(中航工业哈尔滨轴承有限公司 a.工程技术部；b.车工工部，哈尔滨 150500)

为提高航空发动机轴承的性能和使用寿命，在轴承结构设计时对影响轴承使用寿命的因素考虑得越来越全面。为了防止某型航空发动机轴承外圈安装挡边根部存在应力集中点，在挡边根部设计了越程槽，以消除使用时可能产生的应力集中。由于越程槽尺寸很小，加工难度较大，且没有可借鉴的成熟经验。因此，针对窄小越程槽的加工，在对产品结构进行计算和分析的基础上，通过优化加工方法，合理选择铣削刀具，设计可一次装夹完成多工步加工的铣削模具，实现了带安装挡边及窄小越程的外圈的加工。

1 产品介绍

产品结构如图1所示。外圈外径面靠近一侧端面带2个安装挡边，每个挡边根部有2个轴向越程槽。越程槽轴向投影尺寸为R2 mm×5.15mm，与挡边根部最大R0.3 mm圆滑过渡，与外径面上直径为56.3 mm的外台阶相贯，相贯处径向宽度为1.37～1.67 mm。由于相贯处宽度较小，导致其加工方法选择和刀具选用成为难点。

图1 外圈结构

2 加工方法

2.1 工艺过程

根据对外圈结构尺寸的分析，依目前现有的设备能力，确定加工工艺过程为：首先由车削加工的方式加工至回转体；再先后采取径向、轴向铣削的方式完成轴向越程槽、外径面台阶、挡边的加工(图2)。要满足成品要求，轴向越程槽、外径面台阶、挡边的加工需一次装夹完成。

图2 主要工艺过程

2.2 刀具选择

由越程槽轴向投影尺寸以及其与挡边根部的圆滑过渡，确定圆柱铣刀刀具圆弧角和铣刀直径的选择，即铣削时应使用直径4 mm、圆弧半径为0.3 mm的铣刀。由越程槽与外径面外台阶相贯处径向宽度，确定外径面台阶铣刀直径的选择，即铣削外径面台阶时应使用平头铣刀，且直径不应超过3.5 mm。如果铣刀直径过大则可能会留下如图3所示的过渡凸起;铣刀直径过小可能会存在刀具挠曲让刀现象，因此，铣削外径面台阶时最终选择直径3 mm的平头铣刀。

图3 过渡凸起

2.3 工装的设计

为保证外圈的加工精度，必须减少装夹次数，实现一次装夹完成轴向越程槽、外径面台阶、挡边的全部加工。依据外圈结构尺寸及设备伺服轴连接部分的尺寸，考虑排除主轴干涉现象，设计的铣模如图4所示。以4个螺纹孔通过螺纹连接的方式与设备附加伺服轴连接，工件安装以φ57.45 mm的沉头孔定位。φ57.45 mm的轴心线与φ50 mm的轴心线必须在一个平面上。

图4 铣模体

3 过程控制

3.1 机床的调试

安装铣模时，以磁力表吸于主轴上，百分表触点接触铣模的工件定位面x轴、y轴方向各2点(2点圆周上相隔180°)，调整至百分表表针摆动小于0.02 mm，此时设定机床A轴为0°；百分表触点接触铣模φ57.45 mm所在的圆周面，主轴旋转一周，调整至百分表表针摆动小于0.02 mm，确定机床坐标系原点。

3.2 工件装夹方式

加工设备为三轴加工中心, 因其没有自动回转轴，于是增加了一个伺服分度轴， 将铣模安装于伺服分度盘上，再将工件按照如图5所示定位装夹好。

图5 装夹方式

3.3 加工过程

将A轴旋转90°，调用φ4 mm圆弧R0.3 mm铣刀，铣削一侧轴向投影尺寸为R2 mm×5.15 mm的越程槽；再将A轴旋转-90°，调用φ4 mm圆弧R0.3 mm铣刀，铣削另一侧轴向投影尺寸为R2 mm×5.15 mm的越程槽；接着将A轴旋转回0°，调用φ3 mm的平头铣刀，铣削外径上2段直径为φ56.3 mm的外台阶。

4 结束语

设计的铣模弥补了三轴加工中心没有自动回转轴的不足，实现了仅用一套工装、一次装夹即可完成多个工步加工，有利于保证加工工件的形位精度，同时提高了加工效率，节约了生产成本。