CN105215628B - 一种高精度轴座内孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度轴座内孔的加工方法,包括:划线步骤;粗铣外形步骤;粗镗内孔步骤;时效处理去应力步骤;半精铣上、下面、精铣四周步骤;半精镗内孔步骤;时效处理去除加工应力步骤;精镗内孔步骤;粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤;常规的氮化处理步骤;采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤;磨内孔及端面步骤;清理、去毛刺步骤。本方法采用新加工方法,利用零件材料的特性,通过优化、调整工艺切削参数,将零件的氮化处理置于精磨之前,增加电火花线切割,减少精磨余量,降低加工难度,提高加工效率。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域,尤其涉及一种高精度轴座内孔的加工方法。
背景技术
38CrMoAL是一种合金结构钢中的高级氮化钢,有很好的渗氮性能和机械强度。渗氮处理后有高的表面硬度和疲劳强度,无回火脆性,有良好的耐热性(可达500°C)与耐蚀性,用于制造高耐磨性,高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精确的氮化零件。经过气体渗氮处后的表面硬度在950~1150HV(70HRC以上),其零件如图1、2、3所示。
1、通过对轴承座的技术分析,该零件的材料38CrMoAL经渗氮处理后具有高的表面硬度和疲劳强度,零件的内孔φ60H5+0.013 0,表面粗糙度Ra0.4μm,圆柱度0.004mm,内孔对端面的垂直度0.005mm。形位公差要求特别高,最终只能通过磨削方法实现。
2、由于零件的材料38CrMoAL为高级氮化钢,常规的氮化处理层厚度为0.3~0.4mm,表面硬度950~1150HV(70HRC以上),经过分析,在零件在氮化前加工完所有的加工要素,只留有微量的磨削余量,以确保形位公差的实现。
按照常规方法制定了工艺流程:划线→粗铣外形→粗镗内孔→时效处理(去应力)→半精铣上、下面;精铣四周→半精镗内孔,铣内孔2mm深油槽→精镗内孔(预留磨削余量0.3mm)→插内孔5mm宽键槽→氮化处理→磨内孔及端面→清理、去毛刺→交验。
通过上述工艺流程及常规的加工方法,将零件加工完后得到结果是:φ60H5+0.013 0内孔圆柱度无法满足图纸要求,如图4、5所示(孔的径向剖视图),内孔5mm宽通孔键槽棱边硬度过高,砂轮加工时断续切削,让刀严重,虽然孔的深度只有96mm深,但是随着轴向切深长度变大,让刀越严重,零件内孔键槽棱边锥度越大,孔的其余部分还能满足图纸要求。加工成型孔轮廓示意放大图,详见图4、5。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度轴座内孔的加工方法,用以解决现有技术的加工方法的精度不高的问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种高精度轴座内孔的加工方法,包括:
划线步骤;粗铣外形步骤;粗镗内孔步骤;时效处理去应力步骤;半精铣上、下面、精铣四周步骤;半精镗内孔步骤;
时效处理去除加工应力步骤;精镗内孔步骤;粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤;
常规的氮化处理步骤;
采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤;磨内孔及端面步骤;清理、去毛刺步骤。
进一步地,优选的是,氮化处理步骤中,采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法,渗氮时间55~120h小时,渗氮深度0.40mm,温度520~540℃,以低氮化表层脆性和裂纹。
进一步地,优选的是,高精度轴座的材料为38CrMoAL。
进一步地,优选的是,粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.12mm步骤中,
表面粗糙度控制在Ra0.8μm,预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面,清除棱边毛刺,去除表面污物。
进一步地,优选的是,割内孔5mm宽键槽步骤中,利用电火花线切割5mm宽内孔键槽;
其中,该步骤中,选取0.18mm的钼丝作为电极丝,采用水基型碱性乳化液。
进一步地,优选的是,粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤中,预留磨削余量选取0.12mm。
进一步地,优选的是,常规的氮化处理步骤后,设有精磨操作步骤,包括:
61)修整砂轮,将端面找平,内孔和端面必须有足够的磨削余量,利用千分表将内孔找正在0.01mm以内;
62)先磨内孔,将内孔加工到尺寸公差的中差时,再修磨端面;63)砂纸抛光内孔,满足零件要求。
进一步地,优选的是,步骤62)中,磨内孔时,在磨削余量减少0.02~0.03mm时,松卡爪,卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的力,以减少装夹而引起的变形。
本方法采用新加工方法,利用零件材料的特性,通过优化、调整工艺切削参数,将零件的氮化处理置于精磨之前,增加电火花线切割,减少精磨余量,降低加工难度,提高加工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述,以使得本发明的上述优点更加明确。其中,
图1是欲加工的轴座的结构示意图;
图2是欲加工的轴座的A-A结构示意图
图3是欲加工的轴座的B-B结构示意图
图4是欲加工的轴座的轴座内孔的轴向视图;
图5是欲加工的轴座的轴座内孔的径向视图;
图6是图5中的A部局部放大示意图,其中,1是要加工的线,2是实际加工的线。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本方法采用新加工工艺流程,利用零件材料的特性,通过优化、调整工艺切削参数,将零件的氮化处理置于精磨之前,增加电火花线切割,减少精磨余量,降低加工难度,提高加工效率,达到将本增效,满足零件图纸设计要求。
具体来说,本发明的加工方法如下:
一种高精度轴座内孔的加工方法,包括:
划线步骤;粗铣外形步骤;粗镗内孔步骤;时效处理去应力步骤;半精铣上、下面、精铣四周步骤;半精镗内孔步骤;
时效处理去除加工应力步骤;精镗内孔步骤;粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤;
常规的氮化处理步骤;
采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤;磨内孔及端面步骤;清理、去毛刺步骤。
进一步地,优选的是,氮化处理步骤中,采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法,渗氮时间55~120h小时,渗氮深度0.40mm,温度520~540℃,以低氮化表层脆性和裂纹。
进一步地,优选的是,高精度轴座的材料为38CrMoAL。
进一步地,优选的是,粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.12mm步骤中,
表面粗糙度控制在Ra0.8μm,预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面,清除棱边毛刺,去除表面污物。
进一步地,优选的是,割内孔5mm宽键槽步骤中,利用电火花线切割5mm宽内孔键槽;
其中,该步骤中,选取0.18mm的钼丝作为电极丝,采用水基型碱性乳化液。
进一步地,优选的是,粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤中,预留磨削余量选取0.12mm。
进一步地,优选的是,常规的氮化处理步骤后,设有精磨操作步骤,包括:
61)修整砂轮,将端面找平,内孔和端面必须有足够的磨削余量,利用千分表将内孔找正在0.01mm以内;
62)先磨内孔,将内孔加工到尺寸公差的中差时,再修磨端面;63)砂纸抛光内孔,满足零件要求。
进一步地,优选的是,步骤62)中,磨内孔时,在磨削余量减少0.02~0.03mm时,松卡爪,卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的,以减少装夹而引起的变形。
也就是说,各个步骤与现有技术相比,其改进的步骤如下:
轴承座零件的材料是38CrMoAL,一种合金结构钢中的高级氮化钢,零件内孔表面渗氮后表面硬度在950~1150HV(70HRC以上),所以必须将去除材料的加工方法必须放在零件氮化工序前。
由此,零件氮化后工序安排不能是去除零件材料余量的较大加工方法,即零件的工艺流程:划线→粗铣外形→粗镗内孔→时效处理(去应力)→半精铣上、下面;精铣四周→半精镗内孔→时效处理(去除加工应力)→精镗内孔→粗磨、半精磨内孔(预留磨削余量0.12mm)→氮化处理→割内孔5mm宽键槽→精磨内孔及端面→清理、去毛刺→交验。
本方法是零件表面氮化工艺的确认,通过对零件几种氮化方法(气体渗氮、离子渗氮、软氮化等方法)的分析和试验,采用气体渗氮方法,具体工艺采用两段式渗氮,为了减少变形,畸变,将渗氮时间必须放宽到55~120h小时,渗氮深度在0.40mm左右。
为了降低氮化表层脆性和裂纹,氮化前必须半精磨内孔及端面,表面粗糙度控制在Ra0.8μm,预氮化表面用碱性清洗剂清洗表面,清除棱边毛刺,去除表面污物。
其中,本方法采用氮化后电火花线切割5mm宽内孔键槽,由于氮化后零件表面硬度在70HRC左右,所以电火线切割时,电极丝的直径不能太粗,我们采用0.18mm的钼丝,采用大流量水基型碱性乳化液,以便急时带走加工时的余热。
其中,氮化后磨削余量的控制及磨削方法:经过验证,氮化前预留余量0.1~0.15mm之间,
单件小批量生产时,如果变形量过大时,预留余量取上线;如果变形量小时,预留余量取下线,
大批量生产时,氮化前预留余量(mm)=变形量(mm)+(0.02~0.03)mm,但是余量不会超过0.15mm上线,负责就必须优化、调整零件氮化的工艺方法。
注意:(0.02~0.03)mm值的采用与最后精磨时磨床的精度有关,磨削加工进刀前必须修整砂轮。
精磨操作步骤:
第一步、精磨前要修整砂轮,将端面找平,内孔和端面必须有足够的磨削余量,将内孔找正在0.01mm以内(利用千分表),最好找正在千分表表针零对零处。
第二步、先磨内孔,将内孔加工到尺寸公差的下线时,最后修磨端面(在磨削时注意松卡爪,减少装夹而引起的变形)。
第三步、抛光内孔,满足零件要求。(注意:不能力量过大,防止零件微动)
本发明的效果:
1、解决了高硬度下,高精度(零件的内孔φ60H5+0.013 0,表面粗糙度Ra0.4μm,圆柱度0.004mm,内孔对端面的垂直度0.005mm。)轴承内孔的加工,保证零件的设计要求。
2、氮化工序的合理安排,及优选的氮化工艺,降低了加工难度,减少了磨削余量,提高了加工效率,降低成本。
3、操作方便,易于推广,目前我们不仅在该类轴承座加工孔上广泛应用,还推广到同类型传动孔的加工。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高精度轴座内孔的加工方法,其特征在于,包括:
划线步骤;粗铣外形步骤;粗镗内孔步骤;时效处理去应力步骤;半精铣上、下面、精铣四周步骤;半精镗内孔步骤;
时效处理去除加工应力步骤;精镗内孔步骤;粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤;
常规的氮化处理步骤;采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤;磨内孔及端面步骤;清理、去毛刺步骤;氮化处理步骤中,采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法,渗氮时间55~120h小时,渗氮深度0.40mm,温度520~540℃,以低氮化表层脆性和裂纹;粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.1~0.15mm步骤中,预留磨削余量选取0.12mm;
常规的氮化处理步骤后,设有精磨操作步骤,包括:
61)修整砂轮,将端面找平,内孔和端面必须有足够的磨削余量,利用千分表将内孔找正在0.01mm以内;
62)先磨内孔,将内孔加工到尺寸公差的中差时,再修磨端面;63)砂纸抛光内孔,满足零件要求;
步骤62)中,磨内孔时,在磨削余量减少0.02~0.03mm时,松卡爪,卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的力,以减少装夹而引起的变形。
2.根据权利要求1所述的高精度轴座内孔的加工方法,其特征在于,高精度轴座的材料为38CrMoAL。
3.根据权利要求1所述的高精度轴座内孔的加工方法,其特征在于,粗磨、半精磨内孔,并预留磨削余量0.12mm步骤中,
表面粗糙度控制在Ra0.8μm,预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面,清除棱边毛刺,去除表面污物。
4.根据权利要求1所述的高精度轴座内孔的加工方法,其特征在于,割内孔5mm宽键槽步骤中,利用电火花线切割5mm宽内孔键槽;
其中,该步骤中,选取0.18mm的钼丝作为电极丝,采用水基型碱性乳化液。
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Inventor after: Yuan Huchen Inventor after: Sun Zhihong Inventor after: Zhang Leyi Inventor after: Hui Peng Inventor before: Yuan Huchen |
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CB03 | Change of inventor or designer information |