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磨削電主軸是高精度磨床的核心部件之一，其加工制造的精度直接影響著最終機(jī)床的幾何精度和所生產(chǎn)零件的質(zhì)量。而軸承座則是高精度電主軸磨具中的關(guān)鍵零件，其精度直接影響主軸軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和壽命，進(jìn)而決定了主機(jī)的加工精度和使用壽命。
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那如何控制軸承座的精度呢？ 7 M) s: z6 Y( z0 M6 q
軸承座的精度分析及工藝方案
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0 @3 {4 p3 {5 P9 G0 `6 E1. 工件及主要精度要求 工件如圖1，材料為40Cr鍛件，主要精度要求如下: (1) ∅100mm孔(基準(zhǔn)A)的圓柱度0.002mm，孔底對(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm。 (2) ∅178mm外圓對(duì)基準(zhǔn)A同軸度0.005mm，外圓肩面對(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm。 (3)170H7mm孔底對(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm。
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圖1 軸承工件簡(jiǎn)圖 ' F" h6 J( f, ^
上述精度會(huì)影響電主軸的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、溫升、靜態(tài)剛度、噪聲及壽命等，也會(huì)影響電主軸的運(yùn)動(dòng)品質(zhì)。
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2. 工藝路線(xiàn) 根據(jù)以上工藝方案分析，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定了如下工藝路線(xiàn): 粗車(chē)→調(diào)質(zhì)→車(chē)→鉆、鉗→外磨→內(nèi)磨→精車(chē)→熱處理(低溫時(shí)效)→精外磨→精內(nèi)磨 其中精外磨和精內(nèi)磨是保證工件最終精度的關(guān)鍵工序過(guò)程。
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3.傳統(tǒng)工藝下的加工問(wèn)題 精外磨時(shí)使用了專(zhuān)用夾具磨芯軸，可以保證一刀落的∅178mm外圓與肩面的垂直要求，檢測(cè)該垂直度均在0.001～0.003mm，完全可以滿(mǎn)足工件精度要求。 . h$ l& E+ j, Z+ _1 W: s) Y- P
精內(nèi)磨時(shí)，采用三爪輕夾∅138mm外圓，校正∅178mm外圓及肩面均在0.003mm之內(nèi)，一次裝夾磨削∅100mm內(nèi)孔及孔底、∅170H7mm內(nèi)孔及孔底。
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各項(xiàng)精度仍符合圖紙要求,除了內(nèi)孔圓柱度超差。
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這里需要利用三坐標(biāo)量?jī)x復(fù)檢工件，內(nèi)孔發(fā)生了較大的內(nèi)應(yīng)力變形，圓柱度擴(kuò)大為0.012mm，內(nèi)孔尺寸精度和圓柱度均超差。
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從孔底向孔口沿軸線(xiàn)方向使用圓度儀測(cè)量?jī)?nèi)孔3個(gè)截面的圓度，三個(gè)截面圓度誤差依次如下：
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圖2 工藝改進(jìn)前工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)告 / ^/ p: Z- n+ v' W* w* z
靠近孔口處精度明顯好于孔底，三棱型變化趨勢(shì)明顯。 - w' W2 f) h$ R' A, }5 j
變形原因分析及控制方案 " r2 R# m. \/ Z0 m, C4 T! ~' v1 {/ q' b5 ?, j. j# x
該軸承座工件的加工精度超差主要是由于加工中工件夾緊位置、方向及受力點(diǎn)不恰當(dāng)引起的。為此進(jìn)行簡(jiǎn)單初步的工藝試驗(yàn)，通過(guò)減小工件內(nèi)磨裝夾時(shí)的三爪夾持力，檢查磨削后的工件，發(fā)現(xiàn)圓度明顯改觀(guān)，但仍然有3處高點(diǎn)的跡象，可見(jiàn)工件變形導(dǎo)致的精度超差主要是由裝夾方式不合理引起的。 0 N0 |; j& {2 v. l) K. G' `3 Z( @1 c
為了解決因裝夾變形引起的精度超差問(wèn)題，改變夾具原有的精內(nèi)磨裝夾方式，改徑向三爪夾持為軸向夾持，設(shè)計(jì)如圖3所示內(nèi)磨夾具工裝。
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圖3 內(nèi)磨夾具簡(jiǎn)圖 1. 三爪卡盤(pán) 2.內(nèi)磨夾具主體 3.拉緊螺釘 4.工件 5.內(nèi)磨夾具壓環(huán)
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原工藝路線(xiàn)合理，只是在精內(nèi)磨工序中，工件的裝夾方法需要改進(jìn)。 0 @. [: D, V a& J& r/ |5 l3 U
改徑向夾持為軸向夾持，工裝需要以工件∅130外圓及肩面定位(工件∅130mm外圓與內(nèi)磨夾具內(nèi)孔小間隙配合)、∅178mm外圓處肩面拼緊用壓蓋壓緊，固定工件位置來(lái)進(jìn)行精內(nèi)磨工序內(nèi)容加工。 7 [/ \8 p. z: I, Q2 d% k
具體工藝控制方案如下： 8 c7 V; u6 H3 M/ K: e6 ?
加工變形控制方案實(shí)施
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y/ J, }5 O+ \4 @" E: o通過(guò)∅130mm外圓、∅220mm外圓、∅178mm外圓及肩面一次加工，保證精度要求。由于使用了專(zhuān)用的磨芯軸夾具，可以保證一次加工出來(lái)的∅178mm，外圓與肩面垂直要求，檢測(cè)該垂直度均在0.001～0.003mm。完全可以滿(mǎn)足工件精度要求，也同時(shí)可以滿(mǎn)足為后道工序精內(nèi)磨做工藝基準(zhǔn)的要求。 $ W% c9 \7 B: R# K/ z
然后在精內(nèi)磨時(shí)，采用三爪夾持內(nèi)磨夾具外圓，校正∅220mm外圓進(jìn)行基準(zhǔn)過(guò)度，校正∅220mm外圓及∅178mm外圓處肩面均在0.003mm之內(nèi)，一次裝夾磨削∅100mm內(nèi)孔及孔底、∅170H7mm內(nèi)孔及孔底。在磨削結(jié)束后，測(cè)量工件的孔徑尺寸和圓度都符合圖紙要求，并且內(nèi)孔圓度在0.002mm以?xún)?nèi)。
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最后，將完工工件送三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和圓度檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，從孔底向孔口沿軸線(xiàn)方向使用圓度儀測(cè)量?jī)?nèi)孔 3 個(gè)截面的圓度，三個(gè)截面圓度誤差依次如下
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圖4 工藝改進(jìn)后工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)告
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檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足圖紙要求，內(nèi)孔3個(gè)截面的圓度，均小于0.003 mm的精度要求。
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傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床趨于統(tǒng)一化，沒(méi)有精度高低之分，而高精度零件的加工沒(méi)有相應(yīng)的專(zhuān)門(mén)高精度機(jī)械加工機(jī)床，因此必須建立新的、完善的專(zhuān)門(mén)化高精度機(jī)械加工機(jī)床，這樣對(duì)于高精度機(jī)械加工的工作人員、流程配置都會(huì)有很大幫助。
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而案例中采用新的工藝路線(xiàn)和工藝方法，因裝夾變形引起的工件精度超差問(wèn)題已經(jīng)解決，工件的合格率由原來(lái)的20%提高到98%以上，而這些方法和措施也可以推廣應(yīng)用到其他類(lèi)似工件的加工中。 | 
發(fā)表于 2023-3-14 09:34:11
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