CN107088738A - 一种轴类产品表面精密曲面加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴类产品表面精密曲面加工方法，包括以下步骤：按照成品尺寸加工轴类产品曲面，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制导入导出长度；后工序磨削加工外圆时控制外圆的形位公差，确保外圆与过渡圆弧的尺寸精度和粗糙度。该方法改变了轴类产品表面精密曲面的传统加工方法，解决了轴类产品表面精密曲面前工序加工完成后，进入后工序加工时出现的新问题，从工艺上找到了满足产品设计要求的加工途径。

Description

一种轴类产品表面精密曲面加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种轴类产品表面精密曲面加工方法。

背景技术

轴类传动广泛应用于社会生活当中，机械加工行业中轴类产品的加工更是随处可见。车轴承载车体而使其发生位移，电机转轴与铁芯一起构成电机转子，从而实现把电能转化为机械能并向外传递。在电机转轴中，某新型大功率电力机车的牵引电机转轴采用的是：转轴内锥孔与牵引主动齿轮轴的外锥面通过锥面连接来实现动力传递。此传递方式为悬臂传递方式，主动齿轮轴与转轴连接处承受交变冲击力，产品连接处内部承受着交变应力，给产品的加工工艺提出了新要求。对齿轮轴锥面的扩压油槽过渡曲面，转轴内锥孔内应力消解曲面的加工十分苛刻。因此需寻求一种新的轴类产品表面精密曲面加工方法来满足上述新的要求。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种轴类产品表面精密曲面加工方法，以满足对轴类产品加工提出的新要求。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴类产品表面精密曲面加工方法，包括以下步骤：

按照产品的成品尺寸，在数控车床上加工轴类产品曲面，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制导入导出长度，磨削加工外圆时控制外圆的形位公差，确保外圆与过渡圆弧的尺寸精度和粗糙度。

进一步地，轴类产品曲面为外圆柱面上的曲面、外圆锥面上的曲面和内锥孔表面曲面。

进一步地，导入导出长度均为1-2.5mm。

进一步地，外圆与过渡圆弧的尺寸精度控制在0.05mm以内。

进一步地，粗糙度为Ra0.8。

具体为：

轴类产品的外圆柱面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工：

按照产品的成品尺寸，在数控车床上加工轴类产品外圆柱曲面，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切，此加工过程中导入导出长度相等；后工序磨削加工后可实现产品外圆R(2)与过渡圆弧R(1)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度；R(1)、R(2)的尺寸精度控制在0.05mm以内；粗糙度为Ra0.8。

轴类产品的外圆锥面面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工：

按照产品的成品尺寸，在数控车床上加工轴类产品外圆锥曲面，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切；圆锥上加工曲面时，H(1)/H(2)的取值须依据锥度的大小做适当调整，范围控制在1mm-2.5mm，导入长度H(1)略大于导出长度H(2)，锥度小时也可选择H(1)=H(2)；后工序磨削加工后可实现产品外圆R(2)与过渡圆弧R(1)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度；R(1)、R(2)的尺寸精度控制在0.05mm以内；粗糙度为Ra0.8。

轴类产品的内锥孔的表面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工：

按照产品的成品尺寸，在数控车床上加工轴类产品内锥孔曲面，所留磨量的内圆表面与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切；圆锥上加工曲面时，H(1)/H(2)的取值须依据锥度的大小做适当调整，范围控制在1mm-2.5mm，导入长度H(1)略大于导出长度H(2)，锥度小时可选择H(1)=H(2)；在加工过程中，必须精确测量出产品的回转中心，预留好加工余量，实现所留余量与加工余量的高度吻合，后工序磨削加工后方可实现产品外圆(2) 、R(4)与过渡圆弧R(1)、R(3)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度，R(1)、R(2)、R(3)、R(4)的尺寸精度可控制在0.05mm以内，粗糙度能达到Ra0.8，实现产品流程紧凑。

本发明提供的轴类产品表面精密曲面加工方法，具有以下有益效果：

（1）本发明将曲面加工工序置于磨床精加工工序之前，可避免后续精加工时影响曲面质量，破坏曲面的形位公差。

（2）采用数控编程来实现曲面成型，曲面编程数据依据产品成品数据，程序切入、切出处依据后工序精加工余量大小，设置适当导入导出距离，精加工后来实现曲面最终成型。

（3）曲面粗糙度要求较高，数控加工成型后，其表面粗糙度与图纸要求可能存在一些差距，对其表面进行抛光打磨，使其粗糙度为Ra0.8。

（4）加工过程中实行过程检测，通过精确测量来实现加工余量的准确和一致，此处为形位公差的控制和后工序加工余量的控制。

（5）该工艺流程紧凑，曲面成型准确可控，操作性强，适用范围广。

附图说明

图1为车轴的结构示意图。

图2为主动牵引齿轮轴的结构示意图。

图3为电机转轴的结构示意图。

图4为图1的曲面加工局部放大图。

图5为图2的曲面加工局部放大图。

图6为图3的曲面加工局部放大图。

图7为图1的局部放大图常用加工方法的放大图

图8为图2的局部放大图常用加工方法的放大图。

具体实施方式

实施例1

车轴的外圆柱面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工方法：

这类产品的结构示意图如图1所示，图4为图1的曲面加工局部放大图。对于这类产品外圆上精密槽的加工，常用的方法是：在数控车床上通过编程来实现曲面的加工。工艺流程为：前工序-精车-磨外圆-车过渡圆弧（对过渡圆弧进行精整达到图纸要求）-后工序。该工艺流程繁琐，难以保证精密槽的过度圆弧的尺寸精度，精车完成后磨外圆加工时，在过渡圆角处常常会因为所留磨削余量的不同在过渡圆角处出现大小各异的尖角，这种尖角只能通过后工序对车过度圆弧进行修整来实现，此操作是采用普通车床手动加工来修整，修整后难以保证过度圆弧的精度要求，且修整过程中容易产生新的质量问题，修整风险大，且不易保证产品质量。这种加工方式所加工的产品如下图7虚线部分所示（外圆上虚线与实线部分为所留磨削加工余量），后工序磨床加工后会出现尖角，如图7中虚线与实线的交线，必须经过车床精整加工来实现曲面各部过渡圆弧的尺寸精度，尺寸精度常常在0.15mm；粗造度基本能实现Ra1.6，如图7的实线部分。

本发明改变了传统的加工方法，形成了一套新的加工方法，即把车轴的外圆柱面上的曲面在数控车床上按照产品的成品尺寸通过程序编制来实现加工，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切，此加工过程中导入导出长度相等；后工序磨削加工后可实现产品外圆R(2)与过渡圆弧R(1)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度；R(1)、R(2)的尺寸精度控制在0.05mm以内；粗糙度为Ra0.8。加工图例如图4所示。

实施例2

主动牵引齿轮轴的外圆锥面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工方法：

这类产品的结构示意图如图2所示，图5为图2的曲面加工局部放大图。对于这类产品外圆锥面上精密槽的加工，常用的方法是：在数控车床上通过编程来实现曲面的加工。工艺流程为：前工序-精车-磨外圆-车过渡圆弧（对过渡圆弧进行精整达到图纸要求）-进入后工序。该工艺流程繁琐，难以保证精密槽的过度圆弧的尺寸精度，精车完成后磨外圆加工时，在过渡圆角处常常会因为磨削量的大小在过渡圆角处出现不同大小的尖角，这种尖角只能通过后工序对车过度圆弧进行修整来实现，此操作是采用普通车床手动加工来修整，修整过程中容易产生心得质量问题，修整风险大，且不易保证产品质量。这种加工方式所加工的产品如下图8虚线部分所示外圆上虚线与实线部分为所留磨削加工余量），后工序磨床加工后会出现尖角，如图8中虚线与实线的交线，必须经过车床精整加工来实现曲面各部过渡圆弧的尺寸精度，尺寸精度常常在0.15mm；粗造度基本能实现Ra1.6，如图8的实线部分。

本发明改变了传统的加工方法，形成了一套新的加工方法，即把轴类产品外圆锥面上的曲面在数控车床上按照产品的成品尺寸加工，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切；圆锥上加工曲面时，H(1)/H(2)的取值须依据锥度的大小做适当调整，范围控制在1mm-2.5mm，导入长度H(1)略大于导出长度H(2)，锥度小时也可选择H(1)=H(2)；后工序磨削加工后可实现产品外圆R(2)与过渡圆弧R(1)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度；R(1)、R(2)的尺寸精度控制在0.05mm以内；粗糙度为Ra0.8。加工图例如图5所示。

实施例3

电机转轴的内圆锥面精密曲面的尺寸精度、形位公差、粗糙度的加工方法：

这类产品的结构示意图如图3所示，图6为图3的曲面加工局部放大图。对于这类产品内圆锥面上精密槽的加工，可采用锥孔与内圆表面精密槽的加工在磨床上来完成，加工精密槽时采用成型砂轮磨削来实现。但由于砂轮易磨损，修整砂轮费时费力且不易保证精度，加工方法性价比差，成本高。

本发明改变了传统的加工方法，形成了一套新的加工方法，即在数控车床上按照产品的成品尺寸编制程序加工曲面，所留磨量的内圆表面与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制好导入长度H(1)和导出长度H(2)，避免产生过切；圆锥上加工曲面时，H(1)/H(2)的取值须依据锥度的大小做适当调整，范围控制在1mm-2.5mm，导入长度H(1)略大于导出长度H(2)，锥度小时可选择H(1)=H(2)；在加工过程中，必须精确测量出产品的回转中心，预留好加工余量，实现所留余量与加工余量的高度吻合，后工序磨削加工后方可实现产品外圆(2) 、R(4)与过渡圆弧R(1)、R(3)的圆滑连接，有效保证产品的各项精度，R(1)、R(2)、R(3)、R(4)的尺寸精度可控制在0.05mm以内，粗糙度能达到Ra0.8，实现产品流程紧凑。加工图例如图6所示。

Claims (5)

1.一种轴类产品表面精密曲面加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照成品尺寸加工轴类产品曲面，所留磨量的外圆与过渡圆弧之间采用导入导出斜线连接，控制导入导出长度，磨削加工外圆时控制外圆的形位公差，确保外圆与过渡圆弧的尺寸精度和粗糙度。

2.根据权利要求1所述的轴类产品表面精密曲面加工方法，其特征在于，所述轴类产品曲面为外圆柱面上的曲面、外圆锥面上的曲面和内锥孔表面曲面。

3.根据权利要求1或2所述的轴类产品表面精密曲面加工方法，其特征在于，导入导出长度均为1-2.5mm。

4.根据权利要求1或2所述的轴类产品表面精密曲面加工方法，其特征在于，外圆与过渡圆弧的尺寸精度控制在0.05mm以内。

5.根据权利要求1或2所述的轴类产品表面精密曲面加工方法，其特征在于，粗糙度为Ra0.8。