CN105397429B - 有轨车辆用轴桥的机械加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有轨车辆用轴桥的机械加工方法，⑴、以轴桥毛坯底面作为定位面夹紧，对两轴颈的端面打中心孔；⑵、顶针顶在轴颈上的中心孔，对转动的轴颈外周粗车，对各安装座的底面以及轴头底面粗铣并钻孔，对轴头顶部以及各安装座的上端面进行粗铣，⑶、对去应力处理的轴颈两端的中心孔进行修正；⑷、用机床上的顶针对轴桥半成品两端的中心孔内进行定位和夹紧，对轴颈外圆进行精车，精铣安装座的底部平面并铰孔，⑸、将轴桥半成品夹紧在机床的安装座上，机床出轴带动两个同轴的磨削刀具旋转，使进走的筒形刀体其空腔逐渐套在轴颈处，刀片对轴颈外圆进行切削至规定尺寸制得轴桥成品。本发明能提高轴桥加工精度，能提高加工效率和产品合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种有轨车辆用轴桥的机械加工方法，属于轨道交通技术领域。
背景技术
新型的现代低地板有轨车辆为了将车辆的地板面降低到350mm左右，需要使用轴桥部件。轴桥作为低地板车辆转向架的重要部件，支撑起整个车体的重量，轴桥两端连接的独立轮在电机驱动下独自旋转并带动车辆行驶。为保证车辆运行的安全性和舒适性，对轴桥的结构性能以及与独立轮的装配精度等均具有较高的要求。见图1所示的一体式结构的轴桥1(或称为弯轴)，包括轴身、设置在轴身两端竖置的轴头1-2、位于轴头1-2外部的轴颈1-1，以及轴身1-4底部四角处的安装座1-3，轴颈1-1部位通过轴承与独立轮连接，其配合精度较高，四个安装座1-3用于安装一系簧，而轴头1-2底部的螺纹孔用于固定并修理车轮。由于轴桥长度通常达到1.5米以上，两端的轴径尺寸大都在100mm以上，其加工的公差范围要求在0.015mm左右。由于轴桥结构形状不规则，加工起来难度较大。尤其在加工轴桥轴颈部位采用粗车、精车及磨削加工时，由于轴桥为尺寸较大的曲轴类零件，重心不在轴颈中心线上，在对轴桥两侧的轴颈进行车削和磨削时，都需要对轴桥旋转而加工，故容易产生较大离心力，导致轴颈表面加工精度较差，同轴度等不符合要求。虽然可通过配重的方法将离心力大部分抵消，但因轴桥结构为不规则结构，很难把握配重的大小及位置，故在精车以及后序的磨削加工中需要留有较大的加工余量，不仅刀具消耗量大，尤其磨削量通常需超过1mm，而降低加工效率。但较大加工余量也无法解决因离心力对加工精度的影响，还会因偏心旋转而导致加工出来的尺寸以及形位公差偏差较大，使机加工产品的合格率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能减少轮轴偏心而造成轴颈加工精度不高，并能减少加工余量，能提高加工效率，提高合格率的有轨车辆用轴桥的机械加工方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种有轨车辆用轴桥的机械加工方法，其特征在于：按以下步骤进行，
⑴、打中心孔，以轴桥毛坯的底面或各安装座底面作为定位面，将轴桥毛坯夹持在机床上，对两轴颈的端面打中心孔；
⑵、粗加工，用机床上的两个顶针顶在各自对应轴颈端面的中心孔对轴桥毛坯定位，将轴桥毛坯夹紧，通过车刀对转动的轴颈外周进行粗车，在粗车前对轴桥毛坯进行配重；以轴颈外周作为定位基准放置在机床的V形支座上，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧，或以各安装座的毛坯顶面作为定位基准，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧，对各安装座的底面以及轴头底面位于螺纹孔位置进行粗铣，按规定尺寸钻出各安装座上的工艺孔及轴头上的孔，再以安装座底部的加工面作为定位面放置在机床的定位座上，将轴桥毛坯夹紧，对轴头顶部以及各安装座的上端面进行粗铣，且轴颈外圆单边留有1～3mm的加工余量，工艺孔单边留有0.5～0.8mm的加工余量，安装座底部留有1～3mm的加工余量，其中，当以各安装座的顶部作为定位基准对轴桥毛坯底面进行校平夹紧进行粗铣时，粗车与粗铣步骤可前后颠倒；
⑶、修正中心孔，对去应力处理的轴桥半成品的轴颈两端的中心孔进行修正；
⑷、精加工：用机床上的顶针分别顶在轴桥半成品两端的中心孔内进行定位和夹紧，对轴颈外圆进行精车，轴颈外圆单边留下0.3～0.6mm磨削余量，在车制前对轴桥半成品进行行配重；以安装座顶部平面作为定位面对轴桥半成品夹紧，精铣安装座的底部平面到规定尺寸，对其中呈对角的两工艺孔进行铰孔并至规定尺寸作为定位孔，其中精车与精铣步骤可前后颠倒；
⑸、以轴桥半成品的安装座底部平面和两个用于定位的工艺孔作为定位基准，并放置在机床的定位座和两个定位销上后夹紧，机床上的刀轴带动两个同轴的磨削刀具旋转，磨削刀具上的筒形刀体前部均布的至少两个刀片旋转并向前进走，使进走的筒形刀体其空腔逐渐套在轴颈处，在刀片对轴颈外圆进行切削至规定尺寸后，磨削刀具沿原路径退出，制得轴桥成品。
其中：所述刀片上的主偏角Κr在2°～4°，前角γ0在26°～29°，后角α0在10°～15°。
所述的磨削刀具的筒形刀体沿周向上设有两个以上的排削孔，筒形刀体的空腔长度大于被加工轴颈长度，刀体前部均部有轴向伸出的刀座，各刀片通过紧固件安装在各自对应的刀槽上，且筒形刀体的后部具有刀柄。
在粗加工时，在钻出轴头上的孔后进行攻丝；或在精加工时，在铣安装座的底部平面的前，或铣过安装座的底部平面后，对轴头上的孔进行攻丝。
本发明在对轴桥进行粗加工时，能减少对轴桥毛坯的定位夹紧次数，提高加工效率。在精加工前，对轴桥半成品进行应力处理后的轴颈两端的中心孔进行修正，故能提高在精车轴颈时的定位精度，有效地减少了对精车轴颈时的加工尺寸和精度的影响，而同时也能减少磨削时的加工余量。本发明在对磨削轴颈外圆时，是以轴桥半成品的安装座底部平面及对角的两个工艺孔作为定位基准，将在轴桥安装在机床上的定位座上定位夹紧而不旋转，设置在轴桥半成品的轴颈处的磨削刀具采用筒形刀体结构，筒形刀体在机床的刀轴在轴颈部位外周旋转，通过筒形刀体前部均布的至少两个刀片对轴颈外圆进行切削至规定尺寸，由于轴桥无需旋转，在切削时使筒形刀体逐渐套在轴颈处，使切削刀具具有较好的强度，能保证加工时前部的刀座抖动幅度最小，继而保证轴颈部位的加工精度，使轴颈表面粗糙度及轴轴颈部位的形位公差以及精度非常稳定，能提高产品的合格率，能彻底解决由于磨削时由于偏心旋转而导致加工出来的尺寸以及形位公差偏差较大问题。本发明的机械加工方法适用于长度较长、精度要求较高的偏心零件的机械加工。本发明采用轴颈两端的中心孔进行修正工艺以及磨削时轴桥半成品不旋转，精车后的轴颈磨削余量小，在保证加工精度的前提下，不仅能减少磨削加工余量和刀具的损耗，还能提高加工效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明磨削刀具对轴桥的轴颈磨削时的结构示意图。
图2是轴桥底部的结构示意图。
图3是本发明磨削刀具未装刀片的结构示意图。
图4是本发明磨削刀具的结构示意图。
图5是本发明刀片的结构示意图。
图6是图4的O-O剖视结构示意图。
图7是图4的O’-O’剖视结构示意图。
其中：1—轴桥，1-1—轴颈，1-2—轴头，1-3—安装座，1-4—轴身，2—磨削刀具，2-1—刀座，2-11—刀槽，2-12—限位凸起，2-2—筒形刀体，2-3—排削孔，2-4—刀柄，3—刀片。
具体实施方式
见图1、2所示，本发明有轨车辆用轴桥的机械加工方法，按以下步骤进行，
⑴、打中心孔。
以轴桥毛坯的底面或各安装座底面作为定位面，将轴桥毛坯夹持在机床上，对两轴颈1-1的端面打中心孔f。可采用数控车床或铣床上，对两轴颈1-1的端面打中心孔f，该中心孔f为粗加工时所需的顶针孔，并保持两轴颈1-1的中心线同轴。
⑵、粗加工。
用机床上的两个顶针顶在各自对应轴颈1-1端面的中心孔f对轴桥毛坯定位，可采用卧式车床，将轴桥毛坯夹紧，通过车刀对转动的轴颈1-1外周a进行粗车，在粗车前对轴桥毛坯进行配重，粗车后轴颈1-1单边留有1～2mm的加工余量。
将轴颈1-1外周a作为定位基准放置在机床的V形支座上，可将轴桥毛坯放置在龙门铣床上，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧；或以各安装座1-3的毛坯顶面作为定位基准，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧，对各安装座1-3的底面e以及轴头1-2底面位于螺纹孔位置h进行粗铣，并按规定尺寸钻出各安装座1-3上的工艺孔d及轴头1-2上的孔g，可在钻出轴头1-2上的孔后进行攻丝；将轴桥毛坯翻身，以安装座1-3底部的加工面e作为定位面放置在机床的定位座上，将轴桥毛坯夹紧，对轴头1-2顶部b以及各安装座1-3的上端面c进行粗铣，工艺孔单边留有0.5～0.8mm的加工余量，安装座1-3底部留有1～3mm的加工余量。当以各安装座1-3的顶部作为定位基准对轴桥毛坯底面进行校平夹紧进行粗铣时，粗车与粗铣步骤可前后颠倒。
⑶、修正中心孔。
对去应力处理的轴桥半成品的轴颈1-1两端的中心孔进行修正，以减少了对精车轴颈1-1时的加工尺寸和精度的影响。本发明对轴桥半成品进行去应力处理，可利用电加热炉将轴桥半成品加热到120℃，保持温度5小时，然后自然冷却至常温，通过该处理工艺减小对轴桥半成品的机加工变形，能保证后续加工的精度不变。
⑷、精加工。
用机床上的顶针分别顶在轴桥半成品两端的中心孔f进行定位和夹紧，可将轴桥半成品放置在卧式车床进行定位夹紧，对轴颈1-1外圆a进行精车，轴颈1-1外圆单边留下0.3～0.6mm磨削余量，在车制前对轴桥半成品进行行配重。
再将轴桥半成品放置在龙门铣床的定位座上进行定位夹面，以安装座1-3顶部平面C作为定位面对轴桥半成品夹紧，精铣安装座1-3的底部平面e到规定尺寸，对其中呈对角的两工艺孔d进行铰孔至规定尺寸作为定位孔，在精车与精铣中步骤可前后颠倒。本发明在在精加工步骤，还可对轴桥半成品夹紧后，在铣安装座的底部平面的前，对轴头1-2上的孔g进行攻丝，或铣过安装座的底部平面后，对轴头1-2上的孔g进行攻丝。
⑸、磨削轴颈1-1外圆。
以轴桥的安装座1-3底部平面e和两个用于定位的工艺孔d作为定位基准，将轴桥放置在机床的定位座和两个定位销上并夹紧，机床可采用龙门铣床，机床上的刀轴带动两个同轴的磨削刀具2旋转，磨削刀具2上的筒形刀体2-2前部均布的至少两个刀片3旋转并向前进走，使进走的筒形刀体2-2其空腔逐渐套在轴颈1-1处，在刀片3对轴颈1-1外圆a进行切削至规定尺寸后，即达到规定的外圆尺寸和长度后，磨削刀具2沿原路径退出，制得轴桥成品。本发明磨削刀具2采用筒形刀体2-2而能起到增加刀具强度的作用，能保证加工时前部的刀片3抖动幅度最小，继而保证轴颈1-1部位的加工精度，使轴颈表面粗糙度及轴轴颈部位的形位公差以及精度非常稳定，能提高产品的合格率。
见图5-7所示，本发明的刀片3的主偏角Κr在2°～4°，主偏角Κr最好在2.5°～3.5°，通过特定的主偏角Κr可使刀片3切入位置比较锋利，同时保证切削量少，可达到较高的表面精度。本发明刀片3的前角γ0在26°～29°，最好前角γ0在27°～28°，通过较大的前角，可提供较小切削力，并减小切削时的振动。而本发明刀片3的后角α0在10°～15°，最好在后角α0还可在12°～14°，通过较大的后角，可避免进刀、退刀时刀具后刀面划伤被加工零件，因此能进一步提高加工时粗糙度、圆柱度、圆跳动、同轴度等精度。
见图1、3、4所示，本发明磨削刀具2的筒形刀体2-2沿周向上设有两个以上的排削孔2-3，可在不影响筒形刀体2-2的强度下，设有多个排削孔2-3，通过排削孔2-3及时排出铁屑，防止铁屑在刀具内堆积而影响刀具进走，筒形刀体2-2空腔的长度大于轴颈1-1长度，使进走的筒形刀体2-2其空腔逐渐套在轴颈1-1处，刀体前部均部有轴向伸出的至少两个刀座2-1，见图3、4所示，可设置均布有三个刀座2-1，刀座2-1前部的刀槽2-11内设有限位凸起2-12，各刀片3通过紧固件安装在各自对应刀槽2-11上，并由于限位凸起2-12对刀片进行限位，通过改变刀片3的安装位置，使磨削刀具2分别能在两个方向转动对轴颈1-1进行磨削，使磨削刀具2具有较好的通用性。见图3、4所示，本发明筒形刀体2-2的后部具有刀柄2-4，将磨削刀具2通过安装在机床的刀轴上，本发明的刀柄2-4可采用常规的锥形刀柄或键槽结构的刀柄，可根据机床型号及接口进行更改。进行磨削加工时，磨削刀具2在机床的刀轴带动下旋转切削轴颈1-1外圆a，进入磨削刀具2内的铁屑可通过排削孔2-3排出，而加工好的轴颈1-1外圆被筒形刀体2-2包裹，当筒形刀体2-2进走达到轴颈1-1的加工长度时，此时沿原路径退出，结束磨削加工。
Claims (3)
1.一种有轨车辆用轴桥的机械加工方法，其特征在于：按以下步骤进行，
⑴、打中心孔，以轴桥毛坯的底面或各安装座底面作为定位面，将轴桥毛坯夹持在机床上，对两轴颈的端面打中心孔；
⑵、粗加工，用机床上的两个顶针顶在各自对应轴颈端面的中心孔对轴桥毛坯定位，将轴桥毛坯夹紧，通过车刀对转动的轴颈外周进行粗车，在粗车前对轴桥毛坯进行配重；以轴颈外周作为定位基准放置在机床的V形支座上，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧，或以各安装座的毛坯顶面作为定位基准，对轴桥毛坯底面进行校平后夹紧，对各安装座的底面以及轴头底面位于螺纹孔位置进行粗铣，按规定尺寸钻出各安装座上的工艺孔及轴头上的孔，再以安装座底部的加工面作为定位面放置在机床的定位座上，将轴桥毛坯夹紧，对轴头顶部以及各安装座的上端面进行粗铣，且轴颈外圆单边留有1～3mm的加工余量，工艺孔单边留有0.5～0.8mm的加工余量，安装座底部留有1～3mm的加工余量，其中，当以各安装座的顶部作为定位基准对轴桥毛坯底面进行校平夹紧进行粗铣时，粗车与粗铣步骤可前后颠倒；
⑶、修正中心孔，对去应力处理的轴桥半成品的轴颈两端的中心孔进行修正；
⑷、精加工：用机床上的顶针分别顶在轴桥半成品两端的中心孔内进行定位和夹紧，对轴颈外圆进行精车，轴颈外圆单边留下0.3～0.6mm磨削余量，在车制前对轴桥半成品进行行配重；以安装座顶部平面作为定位面对轴桥半成品夹紧，精铣安装座的底部平面到规定尺寸，对其中呈对角的两工艺孔进行铰孔并至规定尺寸作为定位孔，其中精车与精铣步骤可前后颠倒；
⑸、以轴桥半成品的安装座底部平面和两个用于定位的工艺孔作为定位基准，并放置在机床的定位座和两个定位销上后夹紧，机床上的刀轴带动两个同轴的磨削刀具旋转，磨削刀具上的筒形刀体前部均布的至少两个刀片旋转并向前进走，使进走的筒形刀体其空腔逐渐套在轴颈处，在刀片对轴颈外圆进行切削至规定尺寸后，磨削刀具沿原路径退出，制得轴桥成品，其中，所述刀片上的主偏角Kr在2°～4°，前角γ0在26°～29°，后角α0在10°～15°。
2.根据权利要求1所述的有轨车辆用轴桥的机械加工方法，其特征在于：所述的磨削刀具的筒形刀体沿周向上设有两个以上的排削孔，筒形刀体的空腔长度大于被加工轴颈长度，刀体前部均部有轴向伸出的至少两个刀座，各刀片通过紧固件安装在各自对应的刀槽上，且筒形刀体的后部具有刀柄。
3.根据权利要求1所述的有轨车辆用轴桥的机械加工方法，其特征在于：在粗加工时，在钻出轴头上的孔后进行攻丝；或在精加工时，在铣安装座的底部平面的前，或铣过安装座的底部平面后，对轴头上的孔进行攻丝。
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