CN101342654A - 高精度细长圆轴的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度细长圆轴的加工方法，包括以下步骤：毛坯料采用外径接近最终产品外圆的冷拉料；毛料的校直；外圆的加工：以加工好的、精度较高的外圆为基准对其余的几何特征进行加工；对上述加工物品表面进行常规热处理；利用细长轴类零件(5)两端外圆上的外倒角分别与校直机(8)上的定位锥套(2)的内锥组合以形成夹紧定位；校直机8上的定位锥套安装座(1)、螺钉(3)、垫圈(4)构成定位部件；校直时，细长轴类零件(5)置于防止因过压而损坏定位部件的辅助支撑(6)上，定位部件左、右移动完成装、卸零件；带动零件转动通过多个传感器(7)进行直线度检查；其它工序按常规处理。本发明具有材料利用率高、生产周期短、生产效率高及制造成本低的特点。

Description

高精度细长圆轴的加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体地说是涉及细长圆轴类零件的加工方法。

背景技术

目前关于细长圆轴类零件的加工方法很多。各种加工方法都要涉及到圆轴类零件外圆特征的加工。如：在车床上车削外圆；在外圆磨床上磨削外圆轴；在无心磨床上磨削外圆等等。但具体采用哪种加工方法、如何确定工艺方案视具体的产品特性和精度要求不同大同小异。

如生产以下参数的高精度细长圆轴类齿条，外圆最终尺寸为φ21f6×557(尺寸精度IT6)、表面粗造度0.8μm、直线度0.08mm、齿条精度7D HGB/T10096-1988。根据《公差与配合实用手册》(机械工业出版社出版)和《金属机械加工工艺员手册》(上海科学技术出版社出版)。一般采用如下工艺方案：下料(φ25×603)-调质-铣两端面-手工校直-打两端中心孔-顶车外圆-调头车外圆-校直(自动)-无心磨磨削外圆(分三次通磨)-加工两头螺纹滚径-铣齿顶平面-去毛刺-铣对方-去毛刺-加工齿型-去毛刺-热处理(高频淬火)-校直(自动)-人工时效-抛光外圆-抛光齿面-滚两头螺纹-探伤-清洗-终检。该加工方案主要存在以上问题和缺点：1、材料利用率低：由于零件属于细长轴，经调质处理后，弯曲变形较大，手工校直达到的经济精度不高，为保证车削余量，采用φ25热扎棒料，材料利用率只达到70.3％；2、粗加工阶段较长：在磨削外圆前就有两次校直工序、两次车外圆和打两端中心孔，使得粗加工阶段在整个加工过程中占用时间相对较多；3、生产效率低：一方面由于粗加工阶段较长和手工校直质量不高，顶车后外圆质量(直线度、表面粗糙度等)难以达到一定要求。因此，外圆磨削余量最大达到0.7mm，分粗、细、精三次磨削。因而细长圆轴类齿条的制造成本较高、生产率低，难以适应大批量的生产要求；4、高精度细长圆轴类齿条的轴线直线度要求是该类零件的一个重要技术要求，直是以细长轴两端中心孔为校直基准，因此中心孔就成为细长轴圆轴类需件的主要定位基准。中心孔加工、维护所形成的成本是细长圆轴类零件加工成本中构成部份。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点而提供的一种材料利用率高、生产周期短、生产效率高及制造成本低的高精度细长圆轴的加工方法。

本发明是一种高精度细长圆轴的加工方法，包括以下步骤：

a、选料：毛坯料采用外径接近最终产品外圆的冷拉料；

b、毛料的校直：用双辊轮精密校直机对调质后的毛料进行校直；

c、外圆的加工：在无心磨床上采用贯穿磨的方法对外圆进行粗、精加工；

d、几何特征的加工：以加工好的、精度较高的外圆为基准对其余的几何特征进行加工；

e、最终热处理：对上述加工物品表面进行常规热处理；

f、最终热处理后的校直：利用细长轴类零件两端外圆上的外倒角(短外锥分别与校直机上的定位锥套的内锥组合以形成夹紧定位；校直机8上的定位锥套安装座、螺钉、垫圈构成定位部件；校直时，细长轴类零件置于防止因过压而损坏定位部件的辅助支撑上，定位部件左、右移动完成装、卸零件；带动零件转动通过多个传感器进行直线度检查；

g、其它工序：按常规处理。

本发明与现有技术相比，从以上技术方案可知：

1、相对于传统工艺方法对原材料的相对利用率为：

A＝B/C＝[G/(π×r₁2×L×ρ)]/[G/(π×r₂2×L×ρ)]

＝r₂2/r₁2＝12.52/10.752

≈1.35

公式中：A＝原材料相对利用率；B＝新工艺对原材料的利用率；C＝传统工艺对原材料的利用率；G＝零件净重；r₁＝新工艺所采用原材料(冷拉棒料)截面半径；r₂＝传统工艺所采用原材料(热轧棒料)截面半径；L＝零件长度；G＝零件净重；ρ＝材料密度。

结论1.35＞1。对原材料的利用率有显著提高。

2、由于采用外径接近最终产品外圆尺寸的冷拉料和外倒角(短外锥)定位校直法，在工艺过程中取消了一道在零件两端加工中心孔工序、两道顶车外圆工序、一道校直工序、改三次通磨外圆为二次通磨外圆。共节省五道工序。

3、中心孔定位而采用外倒角(短外倒)定位法定位校直：高精度细长圆轴类齿条的轴线直线度要求是该类零件的一个重要技术要求。传统的方法是在开始机械加工时先在细长轴的两端面加工出中心孔作为后续工序及校直的定位基准。而该发明采用的是以细长齿条轴两端外圆上的外倒角(短外锥)分别与校直定位部件上两个与零件外倒角(短外锥)具有相同锥角的内锥定位面配合以形成两点定位法来定位细长齿条轴的轴线来进行最终热处理后的校直。该方法与传统的中心孔定位相比，在达到同样校直精度的情况下，不需要加工中心孔，节约了工序、设备及中心钻等。另一方面，该方法易于实现，只需把传统上以中心孔定位的定位机构中的60度定位顶尖更换成与细长齿条轴两端外倒角(短外锥)相同锥角的内锥定位件即可。

综上所述，由于选用接近最终外圆尺寸的冷拉料作为原材料、取消中心孔定位方法而采用外锥角定位校直方法，从而提高了该类产品的生产效率、降低了制造成本。

以下通过具体实施方式来进一点说明本发明的有益效果。

附图说明

附图是校直机上两点外倒角(短外锥)定位法示意图。

图中标记：

1、定位锥套安装座，2、定位锥套，3、螺钉，4、垫圈，5、细长轴类零件，6、辅助支撑，7、传感器，8、校直机。

具体实施方式

以下结合附图及以生产外圆最终尺寸为φ21f5(尺寸精度IT6)、表面粗造度0.8μm、直线度0.08mm、齿条精度7D H GB/T10096-1988的细长圆轴齿条零件为例，对依据本发明提出的高精度细长圆轴的加工方法的特征及其功效，详细说明如下：

a、选料：毛坯料采用外径接近最终产品外圆的冷拉料(最终细长圆轴齿条外圆为φ21，就选用φ21.5的冷拉棒料)；

b、毛料的校直：为消除毛坯料在经调质后产生的弯曲变形，保证细长轴类零件的直线度要求，用双辊轮精密校直机对调质后的毛料进行校直；

c、外圆的加工：在无心磨床上采用贯穿磨的方法对外圆进行粗、精加工；

d、几何特征的加工：以加工好的、精度较高的外圆为基准对其余的部份几何特征(如两端外圆倒角等)进行加工，可达到较好的尺寸及形位精度；

e、齿条齿形的加工：按常规方法加工齿条齿型。

f、最终热处理：为提高齿面的耐磨性等性能，可安排对齿部等表面进行渗碳(氮或碳氮共渗)淬火、回火等常规最终热处理。

g、最终热处理后的校直：参见图1，利用细长轴类零件(5)两端外圆上的外倒角(短外锥)分别与校直机(8)上的定位锥套(2)的内锥组合以形成夹紧定位；校直机(8)上的定位锥套安装座(1)、螺钉(3)、垫圈(4)构成定位部件；校直时，细长轴类零件(5)置于防止因过压而损坏定位部件的辅助支撑(6)上，定位部件左、右移动完成装、卸零件；带动零件转动通过多个传感器(7)进行直线度检查；校后直线度达到600mm长在0.13mm以内，而且不需要中心孔作校直基准。

h、其它工序：按常规处理。

现有技术与本发明的对照及分析表

Claims (2)

1、一种高精度细长圆轴的加工方法，包括以下步骤：

a、选料：

b、毛料的校直：用双辊轮精密校直机对调质后的毛料进行校直；

c、外圆的加工：在无心磨床上采用贯穿磨的方法对外圆进行粗、精加工；

d、几何特征的加工：以加工好的、精度较高的外圆为基准对其余的几何特征进行加工；

e、最终热处理：对上述加工物品表面进行常规热处理；

f、最终热处理后的校直：利用细长轴类零件(5)两端外圆上的外倒角分别与校直机(8)上的定位锥套(2)的内锥组合以形成夹紧定位；校直机8上的定位锥套安装座(1)、螺钉(3)、垫圈(4)构成定位部件；校直时，细长轴类零件(5)置于防止因过压而损坏定位部件的辅助支撑(6)上，定位部件左、右移动完成装、卸零件；带动零件转动通过多个传感器(7)进行直线度检查；g、其它工序：按常规处理。

2、如权利要求1所述的高精度细长圆轴的加工方法，其特征在于：选料采用外径接近最终产品外圆的冷拉料。

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