彈性軸承座的加工技術研究

時間：2024-10-15 05:58:29 機電畢業論文我要投稿

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彈性軸承座的加工技術研究

　　摘要： 某軸承座為典型的彈性軸承座，結構復雜，加工余量大，尺寸及形位公差精度高，通過制定優化的工藝路線，來控制零件變形。選用合適的端面槽刀及工藝方案加工出端面深槽，利用數控機床銑加工螺紋，使用高精度數控立磨加工內孔外圓等方法，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。

彈性軸承座的加工技術研究

　　關鍵詞：彈性軸承座端面深槽插銑零件變形

　　引言

　　某彈性軸承座是重要零組件，其結構復雜，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鍵，通過合理的安排工序及裝夾是控制零件變形。同時利用先進數控加工技術，實現數字化高效加工，也摸索出當代制造技術下的高效加工工藝和方法。

　　一、零件結構特點

　　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，而且此槽的內外徑公差要求嚴格，加工難度大。外圓分布著36個36mm×16.8mm矩形槽，加工周期長，加工后零件剛性差，變形較大，內孔φ201.7+0.005 -0.024 ，圓度0.01。外圓φ238.250 -0.02，外圓對內孔同心度φ0.02mm。(圖1)

　　二、加工工藝分析

　　1、加工難點

　　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，零件內外圓尺寸及型位公差要求及其嚴格。其加工難點如下：

　　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。

　　1.3零件內螺紋加工方法選擇。

　　1.4零件精密內外圓加工。

　　三、解決措施

　　1、零件變形的控制

　　機械加工中影響變形的因素主要有零件自身的結構剛性和加工中產生的殘余內應力。由于零件毛坯為環形鍛件，切削余量大，加工易變形防止變形主要從以下四個方面采用措施控制：

　　1.1工藝路線方面

　　針對零件特點，將加工過程劃分為三個階段進行：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定時效工序，消除加工產生的內應力，防止零件變形;在半精加工和精加工階段，采用統一基準和互為基準的原則。利用大外圓和其相鄰端面作為同一基準，利用內孔和外圓互為基準原則，并反復修正基準面，保證定位時壓緊變形盡可能減小;在精加工階段，對尺寸及形位公差要求高的內孔和外圓采用高精度的立磨一次裝夾后加工完成，減小變形發生的可能性。

　　1.2工裝方面

　　選用合適的機夾刃具、剛性好的刀具，裝夾時盡量縮短伸出長度，并根據切削情況調整修磨刀具角度，刀具磨損即時修磨，減小切削力;設計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，零件在加工時的裝夾很關鍵。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行加工，減少了裝夾變形;

　　1.4加工方面

　　選用數控機床進行加工，并選用最佳的切削參數，在精加工時采用小的切削深度，使切削力的方向盡量和壓緊力的方向一致;加工時加充足的冷卻液，減小切削熱的產生，降低切削溫度，減小因切削力而產生的內應力，防止零件發熱變形及燒傷。在精加工較大零件時盡量采用立式磨床，消除零件自重對變形的影響。

　　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9倍，為典型深槽加工，加工時是易產生振刀，斷刀，同時排屑困難。

　　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) 刀具優化選擇及零件加工系統剛性，也是加工端面深槽的關鍵。

　　2.2 刀具選擇及加工過程

　　對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，加工中會產生振動和折斷，為了提高刀具支撐剛性，將車刀的后刀面制成圓弧形的加強筋。另外必須選擇合理刀具角度來提高刀具鋒利程度，從而降低刀具的切削力，使切削更加暢快，同時右刀尖一定比左刀尖低一點，主刀刃寬度選擇為4mm效果最好。

　　切削過程采用分層切削方法進行槽的粗加工，共使用三把切槽刀，第一層的粗加工，加工深度25mm，，機床轉速80轉/分，手動進給，切削深度每加工2mm進行退刀排鐵屑，第二層加工深度為50mm，機床轉速，機床轉速60轉/分，手動進給，切削深度每加工1mm進行退刀排鐵屑，最終采用第三把刀具把槽加工成型，機床轉速60轉/分，手動進給，切削深度每加工1mm進行退刀排鐵屑。最后利用成型槽刀加工出最終形狀。

　　3、零件精密內外圓加工

　　由于零件內外型面尺寸和形位公差要求較嚴，我們選用精密數控立磨進行加工，采用一次裝夾完成內外型面磨削來保證同軸度φ0.02mm。零件加工前，首先用圓平磨修復定位基準平面度不大于0.01mm，將零件軸向壓緊后，找正零件與立磨同心在0.01mm以內后加工。經過加工，零件尺寸和形位公差都達到了設計要求。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、內螺紋的銑加工

　　螺紋銑加工是借助數控加工中心三軸聯動功能完成螺紋銑削。本零件螺紋的加工，若先在車床車螺紋，后進行鉆孔，鉆孔會破壞螺紋，孔內毛刺不易去除，加工孔使得螺紋微變形，用螺紋塞規檢測困難。先鉆孔后車螺紋，由于斷續切削，螺紋刀易蹦刃。而采用螺紋銑刀在數控機床進行銑加工，螺紋銑刀不易打刀，且螺紋加工質量也十分穩定，螺紋檢測比較通暢。

　　四、結論

　　通過實際加工和驗證，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、通過合理安排工藝路線，選擇合適的加工設備和工裝，減少零件變形。

　　2、通過對端面深槽加工，摸索加工最佳加工方案和切削參數;

　　3、通過合理安排數控加工設備，減少人工勞動強度。

　　4、通過大直徑螺紋數控銑加工，摸索出螺紋加工數控化最佳工藝方法和加工參數。

　　參考文獻：

　　[1]端面深槽切削加工分析與改進[J].北京：金屬加工，2006。

　　[2]金屬機械加工工藝人員手冊[M]. 上海科學技術出版社，1979。

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