钻机设备用推力球轴承保持架结构改进

某轴承企业在为钻机设备加工推力球轴承保持架时，由于企业现有加工设备的限制，生产效率较低，无法满足公司的订单要求。为了解决生产效率低的问题，对现有推力球轴承保持架结构进行了优化。将原来只适用于数控设备加工的整体笼形结构改为适合企业现有设备加工的分体结构。改进后的罐笼不仅大大提高了生产效率，也大大提高了现有陈旧设备的利用率。

1前言

随着社会和现代工业的发展，无论什么样的企业都必须提高竞争力才能赢得市场。某轴承企业在加工钻机设备用推力球轴承保持架时，只有一个加工中心可以加工现有的该类型结构的保持架，因此受加工设备的限制，该类型产品的生产效率较低，无法满足公司的订单要求。然而，一家公司现有的生产加工厂大多设备陈旧，已不能满足现代技术的生产要求。但是，在这部分加工设备被更换之前，仍然需要用于生产加工。因此，为了解决目前生产效率低的问题，对现有推力球轴承的保持架结构进行了优化。

本文介绍的起重设备用推力球轴承主要适用于中低速重载工况[1]。根据设备工况的要求，推力球轴承的空间位置是有限的，该轴承在工作循环中的工作时间是严格限定的。只要工作时间达到设定时间，这个轴承就必须更换或维护[2]。拆装频繁。针对这种情况，设计了一种新型内装式球轴承，为推力球轴承，主要对保持架结构进行了优化。保持架是轴承的重要组成部分。由于轴承的结构，保持架和钢球构成了轴承的内部部件。装配轴承时，不得分离内部部件。因此，优化后的保持架既要对钢球有自锁作用，又要拆装方便，适合现有设备的加工范围。保持架结构不同，加工工艺和所需设备不同[3]，加工效率也不同。为了提高加工效率，降低生产成本，对现有保持架结构进行了优化和改进。

2改进前推力球轴承保持架的结构特点及存在的问题

以5126M.06(8256H.06)罐笼为例进行分析。

1)如图1所示，改进前的保持架结构为平底实心保持架结构。保持架材料为ZCuZn40Pb2(黄铜)，环形固体上均匀分布有n个相等的兜孔。口袋内径有内径槽，单边深度为1.25毫米，宽度为4.5毫米，属于整体结构。

2)保持架兜孔直径为35.5~35.7mm因为保持架兜孔直径相对于钢球直径为0.3 ~ 0.5 mm(即保持架兜孔比钢球小0.3 ~ 0.5 mm)，滚子钢球直径为36 mm。

3)为了保证保持架兜孔直径相对于钢球直径有一定的锁紧量，在加工保持架兜孔时对保持架兜孔直径的工艺尺寸有严格的要求[4]。如果锁紧量过大(> > 0.5mm)，在轴承装配过程中将钢球压入保持架兜孔会非常困难，需要较大的外力才能将钢球压入。此时，笼兜会因较大的外力而变形。如果锁紧量较小(< 0.3mm)，钢球受载时，压入钢球的外力较小，保持架不会变形，但钢球受其他外力振动时会脱落。许多试验表明，当保持架的锁紧量为0.3 ~ 0.5 mm时，当钢球压入保持架的兜孔时，保持架不会不变形，当受到同样的外界振动时，钢球也不会掉落。

4)加工这种结构的保持架兜孔时:①需要的加工设备是数控加工中心，加工成本比较高。当这类产品正式投产后，由于产量的需求，生产企业前期的设备投入成本相对较高。②加工保持架兜孔的特殊内部结构需要两种成形刀具(一种铣直孔，一种铣内槽)。成形工具由于刃口的形状，需要设计制造成形刀片，所以制造成本比普通工具高。另外，成型刀具是非标准专用刀具，只能加工同类型保持架的一个口袋形状，通用性差。

5)对于操作人员来说，数控机床对操作人员的专业素质要求较高。首先，经营者应具有高度的责任感和良好的职业素质；其次，需要具备机械工程、数控制造工艺、计算机软件操作、数控编程等基础知识。再次，要能够熟练的在数控机床上进行各种操作，并编制出最优的加工程序；最后，要熟悉所用机床的操作规程和日常维护的基本内容。

3改进型罐笼的结构特点

1)改进后的保持架结构如图2所示。保持架的整体形状仍然是一个平底的环状实体，但分为上下两半。半笼上有定位挡块，口袋的上下口都是封闭的形状，仍然把圆周分成N等份。保持架的兜孔和横梁之间增加了n个相等的铆钉孔，属于分体式结构。

2)改进后的51256M.06笼兜直径为36.25mm，保持不变。半笼的厚度是整体笼的一半(即改进前笼的厚度)，挡块的高度为2mm。止动块的直径位于保持架兜孔的中心，铆钉孔的直径为5mm。当球笼的两半被铆接在一起时，球在轴向有适当的运动。

3)保持架两半加工成成品时，兜的锁紧角度为40°。铆接后，钢球[5]能更好的锁紧，任何情况下钢球都不会掉出笼兜；将钢球放入兜孔中，然后用铆钉铆接，形成整体保持架。保持架和钢球形成轴承内组件。

4)采用专用镗床(T9210/T9207、TK9213B两种以上镗床)加工这种结构的保持架。这种设备投资成本低，对操作人员的技术要求低。而且加工效率是数控加工中心的2 ~ 3倍。制造的保持架完全满足推力球轴承保持架的技术设计要求。载荷试验结果表明，组装后的轴承完全满足轴承设计的技术要求，满足了用户的要求。

5)用于加工改进型半保持架的镗刀由我公司自主设计。镗刀的结构如图3所示。镗刀为整体结构，材料为W18Cr4V，制造方便，成本相对较低。另外，当镗刀在加工过程中磨损、消耗到一定时间时，就不能用这个规范了。修复后可换成这种型腔尺寸更小的镗刀或其他类型的这种型腔形状的镗刀，可循环使用，最大限度地提高刀具材料的利用率，大大节约刀具成本。

6)用这种结构的保持架装配内组件时，先将钢球放入保持架的兜孔内，再将保持架的两半铆接，这样保持架基本不受外力冲击，避免了外力造成的变形。

4结束语

改进后的保持架采用分体式结构，保持架的两个平面都设计有锁口(即保持架两半端面的锁口)。可在现有半自动镗床(T9210、TK9213B)上用自制的带角度镗刀加工，操作者无需再培训即可熟练操作。为了组装后将两个保持架铆接成一个整体，在兜孔梁中间增加了一个铆钉孔。解决了企业受设备限制影响产量的问题，同时也解决了装配过程中的受力和变形问题，提高了生产效率和现有设备的利用率，产品质量满足客户的使用要求。