彈性軸承座的加工技術(shù)研究
摘要： 某軸承座為典型的彈性軸承座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工余量大，尺寸及形位公差精度高，通過(guò)制定優(yōu)化的工藝路線，來(lái)控制零件變形。選用合適的端面槽刀及工藝方案加工出端面深槽，利用數(shù)控機(jī)床加工螺紋，使用高精度數(shù)控立磨加工內(nèi)孔外圓等方法，不僅保證零件加工精度還提高零件加工效率，控制零件變形，使得零件合格順利交付。
關(guān)鍵詞：彈性軸承座 端面深槽 插 零件變形
引言
某彈性軸承座是重要零組件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為薄壁件，零件從毛料到最終加工成型，去除的材料較多，零件在加工中易變形。軸承安裝面尺寸形位公差是加工中的關(guān)鍵，通過(guò)合理的安排工序及裝夾是控制零件變形。同時(shí)利用先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化高效加工，也摸索出當(dāng)代制造技術(shù)下的高效加工工藝和方法。
一、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
某彈性軸承座材料為40CrNiMoA。毛坯為Ⅱ類鍛件，零件總高68.1mm，最大直徑φ275，大端面上深度有60mm，寬度只有7mm深槽，而且此槽的內(nèi)外徑公差要求嚴(yán)格，加工難度大。外圓分布著36個(gè)36mm×16.8mm矩形槽，加工周期長(zhǎng)，加工后零件剛性差，變形較大，內(nèi)孔φ201.7+0.005 -0.024 ，圓度0.01。外圓φ238.250 -0.02，外圓對(duì)內(nèi)孔同心度φ0.02mm。(圖1)
二、加工工藝分析
1、加工難點(diǎn)
某彈性軸承座材料利用率只有12%，零件端面深槽和外圓矩形槽加工后零件變形大，零件剛性較差，零件內(nèi)外圓尺寸及型位公差要求及其嚴(yán)格。其加工難點(diǎn)如下：
1.1零件加工變形的控制。
1.2零件大端面上深度有60mm，寬度只有7mm深槽加工。
1.3零件內(nèi)螺紋加工方法選擇。
1.4零件精密內(nèi)外圓加工。
三、解決措施
1、零件變形的控制
機(jī)械加工中影響變形的因素主要有零件自身的結(jié)構(gòu)剛性和加工中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。由于零件毛坯為環(huán)形鍛件，切削余量大，加工易變形防止變形主要從以下四個(gè)方面采用措施控制：
1.1工藝路線方面
針對(duì)零件特點(diǎn)，將加工過(guò)程劃分為三個(gè)階段進(jìn)行：粗加工、半精加工和精加工階段;在粗加工后安排熱處理，在半精加工后安排穩(wěn)定時(shí)效工序，消除加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止零件變形;在半精加工和精加工階段，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)和互為基準(zhǔn)的原則。利用大外圓和其相鄰端面作為同一基準(zhǔn)，利用內(nèi)孔和外圓互為基準(zhǔn)原則，并反復(fù)修正基準(zhǔn)面，保證定位時(shí)壓緊變形盡可能減小;在精加工階段，對(duì)尺寸及形位公差要求高的內(nèi)孔和外圓采用高精度的立磨一次裝夾后加工完成，減小變形發(fā)生的可能性。
1.2工裝方面
選用合適的機(jī)夾刃具、剛性好的刀具，裝夾時(shí)盡量縮短伸出長(zhǎng)度，并根據(jù)切削情況調(diào)整修磨刀具角度，刀具磨損即時(shí)修磨，減小切削力;設(shè)計(jì)軸向壓緊的專用夾具，減小壓緊變形。
1.3零件裝夾
為了控制軸承座的變形，零件在加工時(shí)的裝夾很關(guān)鍵。在粗加工后，采用軸向壓緊的方法裝夾，在精加工階段，采取粗定位，精找正的原則，盡量采用在小的裝夾力下進(jìn)行加工，減少了裝夾變形;
1.4加工方面
選用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，并選用最佳的切削參數(shù)，在精加工時(shí)采用小的切削深度，使切削力的方向盡量和壓緊力的方向一致;加工時(shí)加充足的冷卻液，減小切削熱的產(chǎn)生，降低切削溫度，減小因切削力而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止零件發(fā)熱變形及燒傷。在精加工較大零件時(shí)盡量采用立式磨床，消除零件自重對(duì)變形的影響。
2、端面深槽的加工
2.1端面深槽切削工藝分析
1)彈性支座端面槽深度54.38mm，寬度為6mm，深度與寬度之比達(dá)9倍，為典型深槽加工，加工時(shí)是易產(chǎn)生振刀，斷刀，同時(shí)排屑困難。
2)零件材料為易切削材料，保證零件有很高切削性能及表面粗糙度。
3) 刀具優(yōu)化選擇及零件加工系統(tǒng)剛性，也是加工端面深槽的關(guān)鍵。
2.2 刀具選擇及加工過(guò)程
對(duì)于比較深的端面深槽，由于刀具和工件接觸面積大，切削力也大，加工中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和折斷，為了提高刀具支撐剛性，將車(chē)刀的后刀面制成圓弧形的加強(qiáng)筋。另外必須選擇合理刀具角度來(lái)提高刀具鋒利程度，從而降低刀具的切削力，使切削更加暢快，同時(shí)右刀尖一定比左刀尖低一點(diǎn)，主刀刃寬度選擇為4mm效果最好。
切削過(guò)程采用分層切削方法進(jìn)行槽的粗加工，共使用三把切槽刀，第一層的粗加工，加工深度25mm，，機(jī)床轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分，手動(dòng)進(jìn)給，切削深度每加工2mm進(jìn)行退刀排鐵屑，第二層加工深度為50mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速，機(jī)床轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，手動(dòng)進(jìn)給，切削深度每加工1mm進(jìn)行退刀排鐵屑，最終采用第三把刀具把槽加工成型，機(jī)床轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，手動(dòng)進(jìn)給，切削深度每加工1mm進(jìn)行退刀排鐵屑。最后利用成型槽刀加工出最終形狀。
3、零件精密內(nèi)外圓加工
由于零件內(nèi)外型面尺寸和形位公差要求較嚴(yán)，我們選用精密數(shù)控立磨進(jìn)行加工，采用一次裝夾完成內(nèi)外型面磨削來(lái)保證同軸度φ0.02mm。零件加工前，首先用圓平磨修復(fù)定位基準(zhǔn)平面度不大于0.01mm，將零件軸向壓緊后，找正零件與立磨同心在0.01mm以內(nèi)后加工。經(jīng)過(guò)加工，零件尺寸和形位公差都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該裝夾方法只有軸向力夾緊，零件加工中不受徑向力影響，有效地防止了零件夾緊變形而影響零件形位公差。
4、內(nèi)螺紋的加工
螺紋加工是借助數(shù)控加工中心三軸聯(lián)動(dòng)功能完成螺紋削。本零件螺紋的加工，若先在車(chē)床車(chē)螺紋，后進(jìn)行鉆孔，鉆孔會(huì)破壞螺紋，孔內(nèi)毛刺不易去除，加工孔使得螺紋微變形，用螺紋塞規(guī)檢測(cè)困難。先鉆孔后車(chē)螺紋，由于斷續(xù)切削，螺紋刀易蹦刃。而采用螺紋刀在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，螺紋刀不易打刀，且螺紋加工質(zhì)量也十分穩(wěn)定，螺紋檢測(cè)比較通暢。
四、結(jié)論
通過(guò)實(shí)際加工和驗(yàn)證，確定工藝方案適合此類零件的加工制造方法，主要加工方法歸納如下：
1、通過(guò)合理安排工藝路線，選擇合適的加工設(shè)備和工裝，減少零件變形。
2、通過(guò)對(duì)端面深槽加工，摸索加工最佳加工方案和切削參數(shù);
3、通過(guò)合理安排數(shù)控加工設(shè)備，減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度。
4、通過(guò)大直徑螺紋數(shù)控加工，摸索出螺紋加工數(shù)控化最佳工藝方法和加工參數(shù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]端面深槽切削加工分析與改進(jìn)[J].北京：金屬加工，2006。
[2]金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M]. 上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979。
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