|
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。
5 Y6 h$ n3 b5 ^& Z3 U
那如何控制軸承座的精度呢？ ( K2 O' ]8 }0 n3 j. ?4 m
軸承座的精度分析及工藝方案 9 l2 j: q5 y; {8 s# }5 W
$ H `; G$ X8 h1. 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。 8 p' l4 k5 ~ `) ?8 h/ E$ U- z
圖1 軸承工件簡(jiǎn)圖
$ R3 f0 I+ _4 m* ^% _
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)。
, l) q6 @& r% G* |8 q3 e
2. 工藝路線 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: 粗車→調(diào)質(zhì)→車→鉆、鉗→外磨→內(nèi)磨→精車→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。
; h b' a- d4 u7 G* H* G, B
3.傳統(tǒng)工藝下的加工問(wèn)題 精外磨時(shí)使用了專用夾具磨芯軸，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，完全可以滿足工件精度要求。
7 ~; {9 u8 X# s' l9 q: l \
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。 8 W i! u) s8 e! q" d" |. a8 [
各項(xiàng)精度仍符合圖紙要求,除了內(nèi)孔圓柱度超差。 - N) \8 r& x% W( M O8 D
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。
/ i3 }- V0 R; r$ c# d
從孔底向孔口沿軸線方向使用圓度儀測(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： 5 D. `' O4 w+ `5 U4 W0 m5 M
$ N, L& ^ ?* J4 Q0 @' p, o6 F* r* Y L8 m# O. s
& V2 h" J+ ^- s* P m( g! ]
圖2 工藝改進(jìn)前工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)告
4 Q2 V* _. x. T! T3 R5 k
靠近孔口處精度明顯好于孔底，三棱型變化趨勢(shì)明顯。
8 @( \* R5 C9 Q8 j" v" Q5 i
變形原因分析及控制方案 " r2 R# m. \/ Z0 m, C4 T! ~+ Q0 k' ^) M: s1 p, C' p/ n
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，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。
. w8 H3 s# p! a3 E1 X
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。
" b3 S& f8 u* H0 t
圖3 內(nèi)磨夾具簡(jiǎn)圖 1. 三爪卡盤 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)
# ~8 g. |7 J% l! ?, D
原工藝路線合理，只是在精內(nèi)磨工序中，工件的裝夾方法需要改進(jìn)。 ) S$ D! |- p% l+ F' ^
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。
' ^. z7 ]+ ^) j6 n, n( b
具體工藝控制方案如下：
6 ^; _' S; ?) Q: t4 i
加工變形控制方案實(shí)施
$ x6 Z6 l: o l0 k
/ v( g9 q/ Z) T* j2 l! b3 s9 V" r
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。完全可以滿足工件精度要求，也同時(shí)可以滿足為后道工序精內(nèi)磨做工藝基準(zhǔn)的要求。
: }, t( c5 R6 P
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以內(nèi)。 3 }) w3 M5 Q: f" b" u5 s
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
% \: h, Z6 T& ^$ O
: ^3 b$ Z1 [9 O7 [5 S* ~, W: |2 U. y9 L" D5 O2 [' M; C! f
圖4 工藝改進(jìn)后工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)告
: ?! K. f- P; ], A( u w
檢測(cè)結(jié)果均滿足圖紙要求，內(nèi)孔3個(gè)截面的圓度，均小于0.003 mm的精度要求。 1 Z5 s, D! _8 V! C' b" L2 M
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)的專門高精度機(jī)械加工機(jī)床，因此必須建立新的、完善的專門化高精度機(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。 # k! o# s, t+ D5 |7 ^5 j& u
而案例中采用新的工藝路線和工藝方法，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)用到其他類似工件的加工中。 | 
發(fā)表于 2023-3-14 09:34:11
QQ好友和群
QQ空間
