内孔加工

内孔加工（精选7篇）

内孔加工 篇1

1 波导管的结构

波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子, 由于内壁精度较高, 所以在装夹及加工方面需要较多的考虑。因为波导管内孔的内壁精度越高, 脉冲信号损耗越小, 并且产品相对稳定、批量较大, 所以设计专用夹具可获得较高的生产率和加工精度。

如图1 所示, 零件总体尺寸适中, 准35 的外圆和准30的内孔公差均为0.05 mm, 其他尺寸为未注公差, 内孔及外圆的表面粗糙度要求均是Ra3.2 μm。此工件若没有凸台孔, 可直接用通用夹具三爪卡盘装夹, 但由于凸台的存在, 需要对工件沿轴向旋转方向进行定位, 因此需要设计专用夹具装夹。

2 夹具设计

如图2 所示, 该夹具用于完成以下工序:加工工件外圆Ф32 mm、Ф34 mm、Ф35 mm、Ф41 mm和内孔Ф30 mm。

夹具材料是45 钢, 过渡盘13 与机床主轴相连;圆盘3 通过螺栓10 与过渡盘13 相连;挡叉12 通过螺钉与圆盘3 相连;因为挡叉一侧存在凹槽, 带有两个圆形凸台的丝杆可以卡在挡叉中间, 丝杆15 两侧螺纹旋向要相反;滑块7、18 内部带有的凹槽与圆盘3 内部的凸台配合, 同时滑块7、18 内部的内螺纹和丝杆15 的外螺纹配合, 在丝杆15 的转动下, 滑块7、18 可以沿着与圆盘3 配合的凸台进行移动, 由于丝杆15 的两头螺纹旋向相反, 所以两个滑块7、18 会沿相反方向运动;V型块8 起到定位的作用, 通过螺钉9 与滑块相连, 在滑块的带动下与滑块有相同的运动轨迹;波导管以右端外圆Ф35 及凸台孔为定位基准进行装夹。在夹具的右端面为支座4, 由两个销19进行定位, 并且由螺钉与圆盘4 相连;定位销21 打入支座4 内孔, 用来对波导管凸台孔进行定位。由于支座的存在导致夹具重力不平衡, 需要在另一次相对位置设计平衡块。综上所述, 将工件凸台孔插入支座的定位销, 以外圆Ф35 用V型块定位, 用卡盘扳手拧动丝杆转动, 滑块相向移动并带动V型块靠近夹紧工件。

3 设计思路

工件在夹具中的定位和夹紧两方面是需要着重考虑的。夹具的总体结构应力求紧凑、轻便。夹具设计的是否合理取决于以下的相关结构。

3.1 定位装置

定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。本夹具是以右端外圆Ф35 及凸台孔为定位基准, 利用V型块和定位销进行定位。

1) 工件装夹表面。工件的装夹准确度与加工精度息息相关。对于波导管内孔的加工, 尤其要考虑的是装夹的表面和定位的基准面的选择。定位基准面及装夹面的正确选择, 会影响到工件的加工精度、工艺的安排顺序以及减小夹具的设计难度。设计基准已由零件图给定, 而定位基准可以有多种不同的方案。一般在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位, 在以后的工序中可以采用已经加工过的表面来定位。本夹具是以右端外圆准35 进行定位。

2) 夹具定位元件。工件以外圆柱面定位时的定位原件可选用V型块和定位套, V型块分为宽V型块和窄V型块, 窄V型块可以限制X和Z两个方向的移动量, 即2个自由度;宽V型块以限制X和Z两个方向的移动量和这两个方向的转动等4 个自由度。本夹具选择V型块因为其对中性好, 并且安装方便。因为基准外圆准35 长度为35 mm, 选择V型块厚度为29 mm, 限制的自由度有4 个, 分别是沿X方向和沿Z方向的移动和转动。

3) 设置平衡块。此工件上存在一个凸台孔, 为不对称工件。并且仅有V型块限制的4 个自由度为不完全定位, 需要在夹具体上设计一个支座, 来定位工件上的凸台孔的结构。限制的自由度为2 个, 分别是Y方向上的移动和转动, 由此可以使工件共限制6 个自由度, 形成完全定位。因为支座的存在使夹具重力不对称, 相对机床主轴的旋转轴线不平衡时将产生较大的离心力并引起振动, 严重影响到工件的加工品质、刀具寿命、机床精度和安全生产, 特别是在转速较高的情况下影响更大。夹具设计要有平衡要求, 夹具的宽度不可忽略, 夹具上的不平衡部分的质量应该视为分布在多个平面内, 当夹具跟随主轴以同一角速度旋转时, 产生的惯性力会形成一个空间的力系。根据力的等效原理:每一个力都可以分解到任意两个平面内, 这样就把空间力系的平衡问题, 转化为两个平面汇交力系的平衡问题。本夹具平衡的方法为设置平衡块。

3.2 夹紧装置

本夹具夹紧方法是利用丝杆转动, 带动上下两滑块运动。两滑块通过螺钉与V型块相连, 进而带动V型块运动而夹紧工件。

在该夹具中, 丝杆的功能是将旋转运动转化成直线运动, 由于具有很小的摩擦阻力, 减小位置误差及提高定位精度, 并且降低夹具在使用时的摩擦损耗。

4 结语

通过上述分析可知, 为了波导管内孔的加工设计此套夹具, 考虑到制作成本和使用的可重复性, 此夹具亦可以用于批量生产, 装夹同类型不同尺寸的零件, 只需要调节V块的行程既可实现。因此, 不仅解决了波导管的装夹问题, 也具有一定的经济效益。

参考文献

[1]肖继德, 陈宁平.机床夹具设计[M].2版.北京:机械工业出版社, 2000.

[2]黄健求.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]李彩霞.机械精度设计与检测技术[M].上海:上海交通大学出版社, 2006.

[4]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京:冶金工业出版社, 2002.

内孔加工 篇2

通过对典型的内孔表面光整加工方法进行比较, 发现传统的加工方法和设备很难对深孔、变径孔、弯孔、阶梯孔等内孔表面有效地去除毛刺及进行精磨削加工。本文在气粒两相流光整加工[1]的基础上设计了一种内孔加工自动进给装置,它能带动气粒两相流光整头进入管道内部,实现对深孔表面的光整加工。该自动进给装置结构简单,能够带动光整头沿工件内表面匀速运行,且控制方便。

1气粒两相流光整加工

图1为气粒两相流光整头的工作示意图,光整头直径与管道内径相同,其内部开有一环槽及3个切向孔,中心空槽与通气管连接。当压力气体从通气管进入光整头的内部,并通过3个切向孔进入环槽中,压力气体便在环槽中高速旋转,形成环流,并且带动环槽中的固体磨粒沿环槽旋转,磨粒与工件内壁发生碰撞和磨削,从而实现对其表面的光整加工。多余的气体则从光整头与工件的间隙排出。

2自动进给装置的工作原理[2]

由于光整加工是连续进行的,每个表面需要有短暂的加工时间,这就要求自动进给装置的运行速度不能过快,如果进给速度过快,则会造成加工效果不明显、加工效率低等后果。由于螺旋驱动具有将旋转运动直接转换为直线运动的特点,并且不需其他中间传动环节,因此利用螺旋驱动原理,可以设计出结构简单、控制方便的推进装置,实现预期功能。

2.1 自动进给装置组成

图2为内孔加工自动进给装置的工作示意图。自动进给装置带动气粒两相流光整加工头沿管道移动,同时光整头对内壁进行精磨削。自动进给装置由驱动电机、螺旋驱动单元和导向部分组成。当电机输出转矩后,带动螺旋驱动单元沿管道轴线转动,并且产生轴向力,推动导向单元向前运动。导向单元由两排导向轮组成,每排由呈120°均匀分布的3组轮组成。电机箱体内装有电机,其输出轴与螺旋驱动单元通过联轴器相连。导向轮和驱动轮则利用弹性装置柔性地压紧在工件内表面。当自动进给装置工作时,螺旋驱动单元旋转,包括电机箱体、导向轮在内的导向部分不产生转动,而是沿管壁轴向移动,从而推动光整头沿轴向移动。改变施加于电机的电流极性,可改变自动进给装置的运动方向,使装置在管内沿相反的方向运动。

2.2 驱动原理分析

由自动进给装置的结构可知,自动进给装置的关键组成部分在于螺旋驱动单元,电机输出转矩直接到驱动单元后,不需要中间换向机构就可以产生轴向运动,其依靠的是螺旋驱动原理。图3为螺旋驱动原理分析图,坐标系中x轴为管道圆周切线方向,y轴为管道轴线方向。驱动轮与x轴呈θ角,即螺旋角,当电机输出转矩后,在驱动轮的螺旋方向产生驱动力f,该驱动力在x、y轴分别产生分力,在x轴上的分力fx提供了螺旋驱动单元沿管道轴线旋转的动力,在y轴上的分力fy提供了整个自动进给装置沿管道轴线运动的动力。

3自动进给装置的功率计算[3]

自动进给装置中有3对驱动轮和6对导向轮,为保证内孔加工自动进给装置能够带动气粒两相流加工头正常运动,对其进行受力分析,计算出装置匀速运行所需的电机功率和弹簧正压力。

图4为自动进给装置受力分析图。其中,F为驱动轮沿管壁螺旋方向的摩擦力,F1为导向轮受到的滚动摩擦力,G为自动进给装置所受的重力,W负载为光整加工头产生的阻力,Hx和Hy分别为由整体的阻力引起的驱动轮与管壁的最大静摩擦力在圆周方向和轴向上的分力,N1为驱动轮受到管壁的反作用力,N2为导向轮受到管壁的反作用力,H为导向轮与管壁在圆周方向产生的最大静摩擦力,Tm为电机输出的力矩。

为了表示得更清楚,给出了驱动轮的受力分析,见图5。图5中,Fr为驱动轮受到的滚动摩擦力,Fx、Fy、Fz为驱动轮轴对驱动轮产生的反作用力,θ为螺旋角。

假设3组驱动轮和3组导向轮的受力相同且均匀,则得到自动进给装置的下列4组静平衡方程。

(1) 取装置整体为分析对象,在y轴方向取合力,由力平衡方程可得:

undefined。

(1)

其中:R为驱动轮半径;fr为滚动摩擦系数。

(2) 取螺旋驱动单元为分析对象,对y轴取合力矩,由∑My=0,得:

undefined。 (2)

其中:D为管道内径。

(3) 取单个驱动轮为分析对象,对轮心取合力矩,由∑MO=0,得:

HyRsinθ+N1fr-HxRcosθ+N1fh1r=0 。

(3)

其中:fh1为轮与轮轴摩擦系数;r为轮轴半径。

(4) Hx和Hy满足下列关系:

(N1fh)2=(Hx)2+(Hy)2 。 (4)

其中:fh为轮子与管壁的静摩擦系数。

同时,自动进给装置运动过程中导向轮与管壁的圆周方向的静摩擦力产生的力矩需大于自动进给装置螺旋推进所需的力矩,否则,整个保持机构将发生旋转而失效,即由导向轮不发生相对管壁的滑动有:

undefined。 (5)

自动进给装置所需的牵引力为100 N,总重量m=6.3 kg,管道内径D=244 mm,车轮半径R=12.5 mm,轮轴半径r=4 mm,螺旋角θ=10°。联立式(1)～式(5)得:N1=24.47 N,N2=3.53 N,Tm=3.98 Nm,自动进给装置所需电机功率为P=12.5 W。

4初步试验

图6为加工制作的内孔加工自动进给装置及在管道中行走示意图。其箱体材料为尼龙,联轴器采用刚性联轴器,电机功率为15 W,转速范围0 r/min～30 r/min,通过调速器调节装置的转速。

将螺旋传动自动进给装置放入管道中,对自动进给装置沿水平方向进行测试,得到电机的转速与自动进给装置行走速度的关系,见表1。

试验结果表明,内孔加工自动进给装置的电机转速在0 r/min～26 r/min之间,行走速度为0 mm/s～40.3 mm/s,装置在管道中运行平稳。

5结论

经过设计计算,开发了可以进行气粒两相流光整加工深孔表面的内孔加工自动进给装置,对装置进行受力分析和计算,确定自动进给装置所需的电机功率、弹簧正压力等。通过试验,测得自动进给装置在管道中的行走速度在0 mm/s～40.3 mm/s之间,为下一步的设计和实验研究提供了理论依据。

摘要：针对深孔表面光整加工较为困难的情况,设计了一种内孔加工自动进给装置作为气粒两相流光整加工的动力装置。将气粒两相流加工头安装在自动进给装置上,再将整个加工装置放入管道内部,在气粒两相流加工头和自动进给装置协同作业下实现对管道内壁的自动连续光整加工。

关键词：光整加工,深孔,自动进给装置

参考文献

[1]杨晓春.面向孔表面气粒两相强制环流光整加工数值模拟和实验研究[D].太原:太原理工大学,2011:27-32.

[2]苏毅,易方,李著信,等.一种适用于管道推进装置的新型螺旋驱动器[J].化工机械,2010,37(1):83-86.

内孔加工 篇3

核电主管道是核电站核心部件之一, 分为直管和弯头两大类, 本文主要探讨的是弯头的加工问题。2000年以前, 我国大亚湾核电站和秦山核电站的主管道从国外进口, 不但价格昂贵, 而且还要受到外国多方面的控制, 严重制约着我国核电事业的发展。三洲川化机核能设备有限公司从2000年开始对核电主管道进行研制, 并在2002年取得了核电主管道的制造许可证, 成为我国第一个制造核电主管道的厂家;2006年该公司取得核电主管道的预制证, 成为我国第一个有能力生产预制核电主管道的厂家。

核电主管道弯头不仅内在质量要求高, 而且几何尺寸精度要求也较高, 它的化学成分、机械性能、晶相、色探、射探、照片和几何尺寸精度等必须符合法国的RCCM标准, 同时在制造中, 还得防止铁素体污染和卤族元素的污染以及硫的污染。由于加工制造的过程中每个工序和工步都有可能造成这些污染:包括机床、夹具、刀具、润滑油、冷却剂和起吊器具等, 所以在加工制造的过程中, 也必须有严格的防污染措施。上述这些技术要求, 都曾经给公司主管道的生产制造带来了不少困难, 后通过公司职工的努力, 这些问题都一一的解决。摆在技术人员面前最后也是最大难题就只剩下——弯头的弯曲内孔加工。弯头的形状如图1所示:

1 核弯头弯曲内孔的最初加工法—打磨法

按照法国RCCM标准, 为保证主管道的质量, 内外圆必须去除一定的余量。根据铸造的毛坯件实际情况, 内外圆要去除20mm左右。外圆弯曲表面比较好操作, 可采用立车按线找正后车削, 并留一定的修磨余量, 而内孔弯曲面就无法用机加工的方法, 去除多余部分。因为我国内现在还没有加工弯曲内孔手段和设备, 现有国产镗床和进口数控镗床没有加工弯曲内孔的功能, 甚至法国核电专家介绍他们国内也是采用打磨的方法打磨弯曲内孔, 没有采用机加工的方法加工弯头内孔。于是当时只能采用打磨的方法并采用如下的工艺步骤:

1) 根据毛坯划弯头弯曲半径的中心线, 两端找正圆线和水平找正围线;

2) 在立车上按线找正、找平, 车弯头外圆并留一定的打磨余量, 并打磨平整圆滑;

3) 以外圆为基准, 划内外圆经、纬网格线, 并注上标记符号;

4) 用特殊的量具测量内外圆相交网格交叉点的壁厚, 作好记录并填上表格;

5) 按照测量表格上的数值计算出实际测量值与理论壁厚值的差值, 并分配该点内外圆处打磨去除量, 并制成表格;

6) 根据计算表格上的数值, 用手电钻钻出打磨基准孔, 一般基准孔深度不能一次钻到位, 要留出余量;

7) 根据基准孔, 对内外圆进行打磨并用粗磨样板比对检查, 既要保证其圆度, 平整度, 又要保证其厚度;

8) 反复3~7的步骤, 最后用精磨样板检查, 直到符合图纸要求为止。

上述方法虽说简单, 但实际操作起来却十分困难, 其难点有:

1) 内孔空间位置小, 不便于打磨工人操作和使力, 劳动环境十分恶劣, 效率低;

2) 主管道的材料是特殊不锈钢, 其磨削性能差, 易粘砂轮, 新砂轮快就会变钝, 磨削效率很低;

3) 磨削力不能太大, 连续磨削的时间不能过长, 否则磨削温度过高, 会产生过烧;

4) 由于打磨表面是弯曲曲面, 尽管有样板, 尺寸精度也难于测量和控制;

5) 由于防污染的限制, 只能用AL2O3的白色砂轮磨削, 不能用其它砂轮磨削, 限制了效率的提高。

以上原因致使弯头内孔的打磨效率特别低, 磨削时间过长。尽管采用三班倒, 磨削一根弯头时间也大约需要三、四个月时间左右, 磨削后的废砂轮数量大到甚至要用货车拉。按这样的速度, 核电主管道的工期远远赶不上要求。落后的加工方式严重地制约着弯头的生产进度, 形势迫使工艺技术人员另觅出路, 设计加工弯曲内孔工装和设备。

2 设计加工弯曲内孔设备目的

用镗加工的方法加工弯头内孔, 代替人工打磨弯头内孔, 从而提高弯头内孔的尺寸精度、提高效率、缩短工期、减轻工人的劳动强度、改善劳动条件、为我国核电事业作贡献。

3 新工装的基本方案

3.1 基本原理

1) 几何原理:由图1可以看出, 弯头内孔是一个规则的弯曲圆柱面, 它是由一个标准圆围绕半径为R的点旋转一定角度 (如28°、40°、90°) 所形成, 该圆的圆线的运动轨迹, 就是一个标准弯曲圆柱面;

2) 使用镗床成形原理:镗杆伸出一定长度固定不动, 装上刀盘旋转, 刀尖旋转一周形成一个标准圆圈;弯头放在工作台上以一定速率绕旋转中心旋转, 刀尖 (运动轨迹) 加工出一个标准的弯曲圆柱面。

3.2 短弯头28°、40°、50°弯曲内孔加工的方法

1) 设计一个特制的180°的底座和112°的旋转工作台。旋转工作台绕轴心旋转, 其旋转速度很慢, 而且是可以无级调速, 必须满足镗杆每转一圈, 进刀量为0.20mm~0.50mm范围内。其结构简图如图2所示

2) 在镗床主轴上设计一个刀杆, 刀杆上装一个刀盘, 且可以调节镗刀的径向进刀, 为了提高镗杆的刚度可在镗杆外圆上增加一个加强套;

3) 把工件弯头放在旋转工作台上, 使弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合, 并找正, 压紧, 如图3所示;

4) 把带刀盘的刀杆装在镗杆上, 并伸出一定长度。镗杆旋转与弯头端面划线圆找圆, 镗杆与弯头端面垂直, 把镗杆轴向位置固定。此时镗杆以25转/分~30转/分速度旋转。旋转工作盘慢慢旋转, 调整旋转工作台的进刀速度, 保证镗杆每转进刀量在0.20~0.50范围内。此时镗杆刀头和旋转工作台的复合运动在弯头内孔的运动轨迹, 就是一个规则的弯曲内孔圆柱面。在弯头内孔壁与镗杆接触前, 停止旋转工作台的转动。按同样的方法, 掉头加工弯头另一端的内孔。用这样的方法可以加工短弯头28°、40°、50°弯头的内孔。

3.3 长弯头90°弯曲内孔的加工方法

上述方法只能镗加工到45°~50°左右, 若要加工90°弯头, 会有部分加工不完。因为镗杆是一个直镗杆, 弯头镗到一定角度时, 直镗杆就会与弯头内孔壁发生干涉。如果制作一个弧形传动刀杆, 避开它, 问题就可解决了。

在此须特别说明的是:此弧形刀杆是不旋转的, 只能把镗杆的旋转运动及动力通过弧形刀杆传递到弧形刀杆端头的旋转盘上。于是我们设计了一个弧形传动刀杆, 传动刀杆必须刚度好、传动平稳、传动比恒定、而且工艺性能要好。刀杆一端与镗床主轴方头联接固定, 并且镗杆内孔以锥柄相联, 传递镗杆的旋转运动及动力, 刀杆中心部分是动力传动和转向机构, 传动机构未端与刀杆另一端的刀盘相联接。这时镗杆旋转时, 通过弧形刀杆内部的锥柄和动力变向机构, 把旋转和动力传到弧形刀杆未端的刀盘上, 带动刀盘旋转, 刀盘上的切削刀具就开始工作, 旋转工作台以一定的速度旋转, 带动弯头而进刀, 标准的内孔弯曲圆柱面就加工出来了。这就是加工90°弯头内孔的原理, 其加工和装夹方式如下图4:

现在我公司的弯头内孔机加工工序变动如下:

1) 根据铸件毛坯划线, 弯头弯曲半径中心线, 水平找正围线和90°弧长两端终止线, 找正圆线;

2) 把弯管放在旋转工作台上, 按弯头的弯曲半径中心线找圆, 按水平围线, 找平, 按端部圆线找圆, 并压紧固定;

3) 开动镗床主轴带动弧形刀杆盘旋转, 旋转工作台按一定旋转速度旋转进刀, 当加工到45°左右后, 终止加工;

4) 按同样的方法, 弯头调头, 加工另一端内孔。

4 结论

上述加工方法和研制成功, 开创了镗床机加工弯曲内孔的先例。目前我公司生产的主管道弯头内孔都能用此方法加工, 大大地缩短了主管道弯头的生产周期。通过多年生产实践证明, 用该方法加工完成的弯头完全达到了核主管道的尺寸精度要求, 粗糙度可稳定达到6.3~3.2, 而且操作方便, 稳定可靠。从2002年我公司取得了核电主管道的制造许可证至今, 用该工装设备先后加工制作了岭澳、红沿河、福清和援外巴基斯垣等核电站不同机组的主管道弯管, 受到了核动力设计院、业主和工程安装公司的好评和赞扬。最后总结其优点如下:

1) 以机械加工的方法代替了手工打磨的方法, 不但速度快, 效率高, 而且尺寸精度高, 便于测量, 便于控制。使弯头的加工质量得到了保证;

2) 减少了很多繁杂的工序, 大大节约了时间, 降低了成本, 加快了进度, 大大的缩短了工期;

3) 改善了工人的劳动强度和环境条件, 减少了环境污染, 大大保护了工人身体健康;

一种缸筒类零件内孔的加工方法 篇4

关键词：缸筒类,镗孔,专用机床,滚压

0 引言

缸筒类零件的内孔一般长径比较大, 筒壁薄, 内孔精度和表面粗糙度要求很高, 现有技术中对缸筒工件内孔的加工方法是以无缝钢管为原料, 先备料, 然后将钢管切断成为需要长度的筒体→筒体预处理, 即校直、调质处理→车两端镗孔用工艺定位止口和外部焊接止口→焊接缸体外部构件→粗镗内孔→精镗内孔→精珩。

本技术提出一种缸筒内孔的加工方法, 这种缸筒内孔的加工方法可以解决现有缸筒内孔废品率高, 加工成本高的问题。

1 技术方案

这种缸筒内孔的加工方法包括有对筒体的预处理、车两端镗孔用工艺定位止口、粗镗内孔、精镗内孔这些步骤。精镗内孔步骤完成后对缸筒内孔采用滚子式滚压头进行滚压后完成缸筒内孔的加工, 粗镗步骤、精镗步骤和滚压步骤需在专用机床上加工完成。

粗镗内孔和精镗内孔分别采用装在镗杆上粗镗内孔刀和精镗内孔刀分两个步骤完成。

滚子式滚压头包括镗杆, 承压体, 装在承压体外滚子架和装在该滚子架中的多个滚子, 镗杆外表面设有外螺纹, 承压体是通过内螺纹与镗杆外螺纹连接的, 外侧面为圆锥面的筒形体, 承压体与镗杆之间装有限位销, 滚子是圆柱体, 其圆柱面与两个端面之间圆滑过渡, 骨子架位于承压体小端的端面并通过推力轴承与该滚子架端头套装的轴承罩连接。

这里所称的套装是指轴承罩的端头套在滚子架端头外, 滚子架的端头套在周朝罩的端头外, 轴承罩的另一端设有一个装在镗杆上的调节螺母。

2 具体实施方案

粗镗内孔步骤的工艺参数为:切削速度70~80米/分钟, 切削深度2~4毫米, 进给量0.3~0.5毫米/转;

精镗内孔步骤的工艺参数为:切削速度90~100米/分钟, 切削深度0.2~0.5毫米, 进给量1.3~1.4毫米/转;

滚压步骤的工艺参数为:滚子的圆柱面与两个端面之间圆滑过渡的过渡圆半径为2.8~3.5毫米, 滚压速度为90~100米/分钟, 滚压深度0.05~0.1毫米, 进给量1.3~1.4毫米/转。

由于采用了上述方案, 本技术与现有技术有如下有益效果:

1) 采用本技术方法, 钢筒内孔加工的废品率由现有的6%降至1%;

2) 采用本技术方法, 每件加工成本降低10%。

3 实例

制造缸径为200毫米, 行程为1000毫米, 压力为16MPa的缸筒的工艺方法。

备料:选用外径为232毫米, 厚度为18毫米45号碳素无缝钢管为原料, 将无缝钢管按设计要求切成1000毫米长的钢筒坯料。

预处理:对缸筒坯料进行调质处理、并校直, 保证钢筒坯料的硬度为HRC28~32, 弯曲不大于3毫米;将预处理后的钢筒坯料的两端车出镗孔用工艺定位止口, 焊接缸体外部构件。

粗镗:上专用机床进行粗镗内孔的加工, 将缸筒坯料的一端止口夹持在专用机床的卡盘上, 另一端止口装在专用机床缸筒托架的定位支撑端上, 将粗镗刀装在专用机床的镗杆上按下列工艺要求进行推镗:切削速度70米/分钟, 切削深度4毫米, 进给量0.3毫米/转。

精镗:拆下粗镗刀, 在镗杆上装上滚子式滚压头继续在专用机床上按下列工艺要求进行推镗:切削速度90米/分钟, 切削深度0.2毫米, 进给量1.4毫米/转。

滚压:拆下精镗刀, 在镗杆上装上滚子式滚压头继续在专用机床上按下列工艺要求进行滚压:滚子的圆柱面与两个端面之间圆滑过渡的过渡圆半径为:2.8毫米;滚压速度90米/分钟, 滚压深度0.05毫米, 进给量1.4毫米/转, 经滚压后完成缸筒内孔的加工。

上述方法所用的专用机床如图1所示:

1-电机及机械传动装置;2-进给箱;3-床头箱;4-卡盘;5-缸筒;6-缸筒托架;7-滚轮;8-镗刀头;9-导向尾座;10-镗杆;11-床身;12-溜板箱;13-阀门;14-冷却液输出管.

10-镗杆;22-调节螺母;23-轴承罩;24-推力轴承;25-滚子套;26-承压体;27-滚子;28-滚压盖;29-限位销.

该专用机床采用普通车床改装而成, 它有普通车床的电机及机械传动装置、其内装有主轴的床头箱, 床头箱的主轴所连接的卡盘, 装有导轨和驱动丝杠的床身, 床身上装有控制进刀量的进给箱, 在床身上通过导轨装有导向尾座和溜板箱, 其中导向尾座装在卡盘与溜板箱之间, 溜板箱的上端固定连接一根镗杆, 导向尾座做为镗杆的稳定座, 镗杆穿过导向尾座的通孔, 在镗杆的左端, 即镗杆位于导向尾座与卡盘之间的一端装有镗刀头 (在滚压工序中, 该部为滚压头) , 在导向尾座与卡盘之间还装有缸筒托架, 缸筒托架装在床身的导轨上, 缸筒托架有三根具有向镗杆轴心伸缩调节的支撑臂, 每一根支撑臂的支撑端均装有滚轮, 镗杆是一根中空的钢管, 镗杆位于溜板箱的一端, 即图中的右端通过阀门与冷却液输出管连通。

本实施例的滚压步骤所用的滚子式滚压头如图2所示。

其中, 镗杆如图1所示装在专用机床上, 镗杆的外侧面设有螺纹, 镗杆的外侧面的螺纹上旋装有承压体, 承压体是筒形体, 它通过内螺纹与镗杆的外螺纹连接, 承压体的外侧面为圆锥面, 用于承担滚子的压力, 承压体外套装有由滚子套和滚子盖连接构成的滚子架, 在这个滚子架中设有六个外小内大, 防止滚子掉出的滚子孔, 每个滚子孔内装有一个滚子, 滚子是圆柱体, 其圆柱面与两个端面之间圆滑过渡, 在滚子架位于承压体小端的一端, 即滚子套的左端, 装有推力轴承, 推力轴承的另一端装有一个轴承罩, 轴承罩的外壁套在滚子套的左端外, 在轴承罩的另一端, 本缸筒内孔滚压头在使用时, 承压体与镗杆之间穿装有限位销, 转动调节螺母可以依次通过轴承罩、推力轴承。当整个缸筒内孔滚压完成后, 取出限位销, 可让滚子向向镗杆轴芯线的方向变动而退出缸筒的挤压。

参考文献

[1]大连机场组合研究所.组合机床设计[M].机械工业出版社, 1975.

[2]陈宏钧.镗工操作技能手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]李郝林.机床数控技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[4]王健石.机械加工常用刀具数据速查手册[M].北京:机械工业出版社, 2005.

内孔加工 篇5

述某刹车盘要求在直径为mm、深度为47.25mm的内孔上滚花, 普通的滚花刀具及滚花工艺无法保证加工精度并且效率低下。每天只能加工100件左右, 废品率高达40%, 产量和质量都不理想。

病历

挂号科目:

刹车盘内孔滚花加工

就诊难点:

原有工艺及设备造成滚压不到头、力度不够、深度不一等缺陷, 并且工时长, 效率低

推荐医生:

淄博鲁洲汽车配件有限公司时俊梅刘希峰杜海涛

治疗难点

某刹车盘应国外客户要求, 必须在直径为 mm、深度为47.25mm的内孔滚压直纹:P=1m m, 深度为0.03～0.10m m, 内孔较大较深 (如图1所示) 。原有工艺是用小型滚花刀在卧式车床上滚压内孔, 由于条件限制, 必须用手摇动刀具, 从而造成滚压不到头、力度不够、深度不一等缺陷, 并且工时延长, 效率低下。

治疗方案

针对原来加工不理想的状况, 我公司技术人员提出了大胆的构想, 就是用油压机直接在工件上压出直纹 (滚花) , 并设计了三种方案。

1.方案一:借助弹簧弹性压入

考虑到直径大、螺距小、公差带小, 不适合同中心压入, 故增加了弹性装置, 使其软接触。压头5压工件下移, 同时压花刀导向套8下移, 刀杆10在支撑插销9的作用下不动, 使压花刀7缓慢压入工件。压花完毕后, 压头5直接压刀具7, 去掉支撑插销9, 刀杆10下移, 工件在弹簧3的作用下上移。取出工件后, 刀具借助弹簧复位 (见图2) 。

1.导向键2.弹簧支撑3.弹簧4.压头压盘5.压头6.压花刀压板7.压花刀8.压花刀导向套9.支撑插销10.刀杆11.刀杆座

2.方案二:利用油压机的往返压力来实现

为方便操作, 降低劳动强度, 提高劳动效率, 增强工装的使用寿命。我们把工件反向定位在定位座5上, 油压机下移, 压入工件, 通过刀杆长度来限位, 使工件达到图样要求尺寸。然后油压机上移, 工件在活动卡爪4的压力下不动, 压花刀2退出工件, 反转活动卡爪4, 取出工件 (见图3) 。

1. 压花刀杆2.压花刀3.压花刀压盘4.压工件卡爪5. 定位座6.活动压板7.小轴手柄8.小轴

3.方案三:在第二种方案基础上加入弹性定位

把第二种方案的定位座变为弹性定位, 使刀具相对于工件是软接触, 从而定心更好一些, 压入更精确 (由于工件定位公差较小, 可忽略不计) , 这样就不会压坏工件, 造成废品 (见图4) 。

1. 压花刀杆2.压花刀3.压花刀压盘4.活动压块5. 转轴6.压块座7.定位座8.底座9.弹簧10.弹簧支撑杆

方案一经讨论后, 一致认为不够简约, 过于理想化而宣告弃用。方案二由于工件本身的定位公差容易使刀杆与工件不同心而产生废品。当时想加入胀心或减小公差范围来纠正, 由于可操作性差而放弃。在充分总结分析先前失败经验的基础上, 我们提出的第三种方案则更具可行性。实践证明, 此工装结构简单, 操作方便、快捷, 定位精度高。加工效率由每班100件提高到300件, 合格率由60%提高到97%以上, 降低了生产成本, 提高了经济效益。

治疗结果

在油压机上直接压出直纹, 不但解决了原来的加工缺陷, 还降低了劳动强度, 提高了劳动效率。

(1) 原来用普通卧式车床滚花时, 由于存在上述缺陷, 工人劳动付出大, 收入少 (计件制) 。自从改为油压机压花后, 成品率上去了并且操作简便。

(2) 由于普通的滚花无一例外是用小滚花刀, 在外圆上滚压装饰性花纹, 内孔滚花则很少, 像此零件的情况就更少了。此工装解决了盘类零件大直径内孔滚花的难题。

内孔加工 篇6

图1是一个一端带有高精度内孔且孔壁较薄的细长轴工件, 材质为37CrNi3, 热处理技术要求工件表面渗碳淬火, 有效层深1.1-1.3mm, 表面硬度HRC60-64, 芯部硬度HRC46-48。轴的主要结构尺寸、尺寸精度、形位精度及粗糙度要求如图1所示。由图1可以看出轴的尺寸精度、内外圆同轴度要求高, 是加工中的难点。同时, 它还是一个细长轴 (d/l=1∶12.7) , 且左端有一个72.44长的孔使得这段为薄壁零件 (1∶5.25) , 在试制过程中我们发现极容易在A处出现同轴度超差, 这又是加工中的一个难点。

2 半精车工艺

由于细长轴的工件刚性差, 在切削力和切削热的作用下很容易产生弯曲, 使加工出来的轴产生中间粗、两头细的形状, 因此在热处理前的半精车时应尽量使得弯曲变形控制越小越好, 给后面工序减轻压力。解决的办法可首先采取一夹一顶、外加跟刀架方式 (见图2) , 先车出两端台阶轴。

由图2可看出:在车削的过程中产生的切削力可以分解为轴向切削力Px, 径向切削力Pz。由于不同的切削力对细长轴产生弯曲变形影响是不同的。

轴向切削力:轴向切削力Px是平行于轴线方向的它对工件形成一个弯矩, 当轴向切削力过大时将会把细长轴压弯发生纵向变形, 可采用反向车削的方法来解决:车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给, 使细长轴受拉, 消除了轴向切削力引起的弯曲变形。同时, 采用弹性的尾架顶尖, 可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量, 避免工件的压弯变形。另外卡爪夹紧面与顶尖孔不可能同轴, 装夹后可能会产生过定位, 过定位也能导致细长轴产生弯曲变形。因此我们采取的措施是: (1) 采用弹性活顶尖, 以有效地补偿刀具至尾架一段的细长轴受压变形和热伸长量, 避免细长轴弯曲变形; (2) 在卡爪里夹上一圈软索即钢丝绳来保证夹紧面与顶尖孔同轴, 而装夹后不产生过定位。

径向切削力:径向切削力Pz是通过跟刀架来增加细长轴的刚度, 可有效地减少Pz对细长轴的顶弯。

再通过合理控制切削用量、深度、切削速度等, 即可有效控制半精车时变形。外圆留0.5-0.6mm为磨削余量, 外圆加工完毕, 用四爪夹另一端, 通常卡爪一般都不是精密卡爪, 为了减少卡爪造成的误差, 选用了四爪夹持工件, 跟刀架换成中心架 (见图3) , 两端打表找正, 两端径跳控制在0.05mm以内。镗内孔, 精车46°锥角, 此锥角将作为双顶磨外圆用, 所以要精车, 内孔留0.3-0.4mm为磨削余量。镗内孔时此段为薄壁, 加工时加工应力会使工件产生变形, 尤其A处极易变形。所以这里操作时注意保证切削液充分供给, 同时减少进给量, 以此来控制车削工序的变形量, 使同轴度达到0.1mm, 这为后续工序保证加工精度奠定了良好的基础。

3 磨外圆工艺

经过渗碳淬火处理的工件, 先喷砂处理以清除工件的氧化皮。认真研修中心孔后进行磨削。磨内圆时, 采取双顶上桃子夹, 同时上中心架以增加刚性。见图4, 主轴端使用前顶尖, 尾架端不能再采用弹性活顶尖, 因为磨削时顶尖不能随工件一起转动, 而由桃子夹带动工件一起旋转。这样, 可避免主轴与轴承的制造产生的误差, 轴承的间隙, 顶尖的不同轴度等因素使工件产生的跳动误差等。粗精磨外圆到图样尺寸。

4 磨内孔工艺

外圆磨好后, 再用四爪夹外圆, 架中心架磨内孔 (参见图3) , 两端打表找正, 两端径跳控制在0.005mm以内, 磨内孔至尺寸。因为此孔为小孔且薄壁, 加工应力会引起工件产生变形, 尤其A处极易变形。磨削时应注意以下几个方面: (1) 磨削砂轮直径小、磨杆刚性差;由于砂轮直径小, 所以线速度小, 磨削时光洁度不好, 在磨削时选择电机皮带轮较大, 磨头皮带轮较小的一组皮带轮, 以提高砂轮线速度来保证磨削后工件的光洁度, 同时减少切削深度, 调整合适的进给量, 使磨削应力降低来粗精磨内孔, 以减小工件变形, 尤其是A处的变形。 (2) 孔与砂轮间隙小又造成冷却条件差, 排屑困难还易造成砂轮堵塞。操作时注意调整冷却管喷嘴口的开度, 提高冷却液的压力, 有利于切削液的充足供给及切屑的排出, 使磨削热量及时得到散发、冷却, 排屑条件得到改善, 减小工件的热变形, 尤其是A处的变形。

内孔加工 篇7

套管零件为典型超薄壁结构, 壁厚仅为0.15mm, 且为盲孔, 其内孔外圆尺寸及形位公差很严, 同时受材料加工难度限制, 该零件在加工中尤其是车削加工中 (主体为回转体零件) 困难重重。

2 套管零件的工艺性分析

零件内孔加工工序图见图1。

零件难点分析:

a.零件材料为难加工的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti, 材料塑性大、导热性差、在加工中加工硬化现象严重, 刀具磨损很快, 因此刀具及切削参数的选择是主要难点。

3 Φ5.7内孔车削加工

由表1可以看出铰孔加工优于镗孔加工, 但是铰孔时常规铰刀磨损后刃磨会使铰刀直径变小且无法通过其他方式补偿, 因此常规铰刀磨损后需更换铰刀再进行加工, 而镗刀磨损后虽然直径方向也会变小但是可通过机床调整进行补偿, 因此镗刀磨损后进行刃磨仍可继续进行加工, 如此以来两种方法的加工消耗及加工的零件质量基本一致, 所以在此寻找了更优于这两种方法的加工方法, 最终确定采用特制浮动铰刀进行零件加工。

自制的双刃浮动铰刀, 它由刀体和刀片两部分组成。结构如图2、图3 (刀杆) 、图4、图5 (刀片) 。

刀具组装后如图6。

a.特点:这个刀具的主要特点在于浮动。刀片在装入刀体后, 上下左右都有0.2mm的位移量, 并且在切削加工刚开始的“认头”阶段, 刀片也能在刀体内少量转动, 从而使刀片在零件内孔中自动定心, 达到两刀尖切除余量均匀的效果。刀片能够自动定心, 就使刀具的制作和安装要求降低, 降低对所加工机床的要求, 降低加工成本。此刀具只有一个小锥度销限制刀片的移动, 刀片的更换十分方便, 减少辅助时间, 提高了生产效率。

c.对比:此刀具与镗刀相比, 优点在于采用双刃切削, 刀具在切削过程中, 两个刀尖相互支撑, 刀杆不受径向力, 避免了刀尖磨钝后因刀具刚性不足而产生的震动。刀具自定心, 换刀不需要从新进行对刀。与铰刀相比优点在于可以内冷, 降低了切削热, 有效提高了刀具的耐用度, 降低热变形对零件产生的影响。刀刃锋利, 切削刃长度短, 数量少, 加工中产生的切削应力小, 降低加工应力对零件变形的影响。更换刀片方便, 只需要拆装一个小锥度销, 有利于零件的批量生产。

采用自制浮动铰刀加工后与表1内容进行了新一轮的对比, 对比结果如表2。

由表2可直观的看出浮动铰刀优势明显, 不但提高了零件加工合格率, 更大大降低了加工成本, 缩短了加工辅助时间, 提高了加工效率。

4 结论