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当薄壁深孔高精度套筒的加工与测量

发布时间:2021-09-14 20:09:19 阅读: 来源:柠檬酸厂家

薄壁深孔高精度套筒的加工与测量

薄壁深孔零件加工难度大,特别是高精度套筒的加工更困难,我公司有一套筒零件如图1 所示。设计要求严格,加工精度高,产品开发初期由外协加工,存在问题较多,无法满足产品正常运转需要,公司决定自制。

1 工艺分析

该套筒为高速旋转零件,最高转速近20000r/min,设计要求动平衡极为严格,动平衡等级为G1级。外圆和各台阶孔同轴度越小越好,最好能控制在0.01之内。该件号为整体结构,台阶孔为深孔,最深孔近900mm,长径比接近13mm。深孔切削时,振动、让刀、排屑困难、不易散热等现象使得加工难度较大,并且测量深孔、深孔与外圆的同轴度也很困难。

由于是整体结构,毛坯料采用圆钢,加工前坯料重达127kg,加工后仅剩20kg,不到原重量的六分之一。大量的金属被切削掉,因此变形严重。

图1 薄壁套筒

2 工艺措施

针对以上问题,编制加工工艺时,从以下方面采取工艺措施。

1) 采用多次热处理处理,消除加工应力和变形。

2) 针对冷热加工交替,编制工艺时科学计算合理安排工序余量,使每道工序既留有余量,又不能余量太大,防止产生新的应力变形。

3) 深孔粗半精加工,采用我公司比较成熟的后导向扩孔,孔一层层的扩大,层层导向。导向扩孔克服了深孔加工的振动和孔中心的偏斜。导向扩孔刀如图2 所示。

图2 导向扩孔刀

4) 深孔的导向扩孔只解决了孔的粗半精加工,要保证该件号制造成功,还是要解决各台阶孔的精车精磨。加工深孔的基准是外圆,加工外圆的基准是中心孔。编制工艺时考虑到孔口较大,不易保证孔口的圆度,因此需要多次镶配闷头。粗车后两端配闷头,以闷头中心孔为准粗磨外圆,然后半精加工孔,半精加工孔后配闷头,然后半精磨外圆,时效后配闷头精磨外圆,最后精车孔,精磨孔。

5) 深孔车削时最大的问题是振动,防振减振为薄壁深孔套筒加工的关键。为此编制工艺采取以下几种措施。

·专用刀座将深孔刀具的刀柄做成圆柱形,用专用刀座将刀柄固定在车床的中拖板上,可以大大提高刀具的刚性(见图3)。

图3 刀座

·采用减振刀杆精车孔时专门定做了防震结构的减振刀杆(见图4)。

图4 减震刀杆

·采用滚动中心架精车孔时为防止工件外圆与中心架的磨擦发热,应采用精密滚动轴承中心架。精车孔时冷却液要充分,防止工件发热引起新的变形。

·合理选用刀具几何参数选用主偏角为90°的小圆弧半径的可转位刀片,尽量减小背吃刀力。

·合理选用切削用量根据切削用量可转位刀片选用断屑性能好的槽形,保证深孔切削排屑顺利。

·选用高精度数控车床要求数控车床径向轴向跳动小,导轨直线度好,抗震性好。

6) 深孔磨削

φd孔是配合孔,不仅精度要求高而且粗糙度低。我们采用加长磨头的深孔磨床加工同时经过检测角位移信号送给计算机停止数据处置,保证了尺寸精度和粗糙度。

7) 深孔测量

·无公差要求的深孔尺寸,采用加长测量杆内径百分表测量。

·有公差要求的深孔尺寸,采用加长测量杆的气动量仪测量。

·外圆与孔的同轴度测量有三种方法:三座标测量法;车床找正外圆测量孔跳动测量法(见图5);V形铁★5) 单向最大拉伸或紧缩静态载荷:不小于±100kN;直线争取用3至5年时间导轨测微头测量法。

图5 车床找正外圆测量法

经过努力多次改进工艺,薄壁深孔高精度套筒加工获得成功。经过试车达到设计要求。

作者单位:郑州纺织机械股份这是由于它具有优越的机械性能和化学性能有限公司 (end)

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