CN108942122A - 一种免校正十字轴加工方法及中心孔修正加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免校正十字轴中心孔修正加工装置，它包括旋转的主轴、位于主轴内并带有顶尖的芯轴和与主轴位于同一平面内的磨具，主轴上固定设置有与顶尖轴心线垂直的夹具，夹具内相对固定设置有可将呈垂直状的轴定位的V形定位块，磨具可在水平面内能横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同。它可一是可免去压力校正，提高了加工效率，减轻了加工劳动强度，且可使十字轴材料组织不发生变形和位移，确保十字轴机械性能，二是可使十字轴同轴度和垂直度检测合格的基准点满足整个十字轴整个轴心线上任意段点，而不局限于十字轴的某段，使之十字轴整轴上任何段点的同轴度都能达到图纸工艺要求。

Description

一种免校正十字轴加工方法及中心孔修正加工装置

技术领域

本发明涉及金属机械零件技术领域，尤其是涉及一种用于车辆上的十字轴加工方法和中心孔修正加工装置。

背景技术

目前在各类机床、汽车、工程车等机械设备中广泛使用十字轴零件。十字轴是一种用于需要改变传动轴线方向位置，是汽车驱动系统中万向传动装置和差速调节装置中不可缺少的重要零件。十字轴除要求具有高的机械性能外，还要求十字轴线有高的同轴度和垂直度等加工尺寸精度，一般用铸造或锻造先制成初坯，再经过机械加工和热处理达到图纸工艺技术要求。

目前十字轴大都采用如下方法进行加工：

1、利用V形定位块在四轴联动机一道工序中一次装夹，先同时铣削轴端面，再同时钻削端面中心孔，再以中心孔为基准车削轴外圆，

2、车削后进行碳氮共渗处理，将热处理后十字轴进行分检校正，而后进行轴外圆粗磨，

3、再将粗磨后的十字轴采用塞尺检测平面度并作标记，用偏摆仪顶紧对称两轴中心孔通过旋转180度十字轴触碰固定百分表记录某点高低差记号，再用油压机或特殊工装对十字轴向和径向至少一次校正，使其达到图纸要求范围内，

4、然后再进行轴外圆精磨至图纸尺寸要求。

但现有技术中的上述十字轴加工方法存在以下问题：

1、由于热处理过程中无规则变形和变形量不同，校正压力难以精确确定，校正位移量难以控制，因此会存在校正不足，或校正过度以及材料本身的回弹惯性，大多数情况下，检测校正后还要进行二次压力校正，甚至是三次校正，不仅影响加工生产进度和均衡性，降低生产效率，而且还要求操作人员技术要相当熟练，责任性要强，

2、压力校正后十字轴的同轴度和垂直度检测合格的基准点都基于设定的轴端部外段X，换成轴端部外段以外的其它位置（轴端部内段Y）检测就会出现轴线同轴度有不同程度的偏差，校正后十字轴同轴度合格，对于整根十字轴来说其是一种假象。如图7和图8两种压力校正后，十字轴的轴端部外段（X）的同轴度合格，但十字轴的轴端部内段（Y）与轴端部外段存在不同程度的偏差，十字轴越长，偏差越大，

3、十字轴在多次压力强制校正后，其基体内部组织会发生变形和位移，从而会降低十字轴的机械性能，装配汽车使用后会留下安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术中十字轴加工存在的诸多问题，本发明提供了一种在四轴联动机上加工中心孔，再进行碳氮共渗热处理后，通过三点确定一平面的原理，对热处理后另一轴端面上中心孔进行变形修正，再进行一次精磨达到图纸尺寸要求的十字轴加工方法以及实现该方法的中心孔修正加工装置。

本发明所述免校正十字轴加工方法，其方法步骤是：

1、利用V形定位块将十字轴在四轴联动机一道工序中一次装夹，先同时铣削四个轴端面，再同时钻削四个端面上的中心孔，

2、再以中心孔为基准车削四轴外圆，

3、车削后进行碳氮共渗处理，

4、再将十字轴中的一轴端部的中心孔套在与芯轴的顶尖上，同时将与十字轴中的一轴端垂直的两轴固定在与主轴可同步旋转的V形定位块内，利用芯轴的轴向压紧力将十字轴固定，

5、在加工装置上与主轴相对的另一端上设置有轴心线与主轴孔轴心线在同一水平面内的旋转的磨具，所述磨具能在该水平面内横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同，

6、将旋转的磨具伸入随夹具旋转的十字轴中心孔内，使磨具磨削面与最近的中心孔锥面相贴，主轴带动转动，并移动旋转的磨具，使磨具的磨削面与最远的中心孔锥面相贴后，再旋转主轴，对中心孔扩大修正，使修正后的中心孔轴心线与相对的十字轴轴心线的同轴度符合图纸工艺要求，

7、再以中心孔为基准进行一次精磨，达到图纸尺寸要求。

本发明所述免校正十字轴中心孔修正加工装置包括旋转的主轴、位于主轴内并带有顶尖的芯轴和与主轴位于同一平面内的磨具，所述主轴上固定设置有与顶尖轴心线垂直的夹具，所述夹具内相对固定设置有可将呈垂直状的轴定位的V形定位块，所述磨具可在水平面内能横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同。

本发明所述的免校正十字轴加工方法，利用专用的加工装置对变形后的中心孔进行修正，再用修正的中心孔进行一次精磨达图纸要求，一是可免去压力校正，提高了加工效率，减轻了加工劳动强度，且可使十字轴材料组织不发生变形和位移，确保十字轴机械性能，二是可使十字轴同轴度和垂直度检测合格的基准点满足整个十字轴整个轴心线上任意段点，而不局限于十字轴的某段，使之十字轴整轴任何段点的同轴度都能达到图纸工艺要求。

附图说明

图1是本发明所述中心孔修正加工装置的主视结构示意图，

图2是图1的A向结构示意图，

图3是十字轴的主视结构示意图，

图4是用磨具修正中心孔的示意图，

图5是十字轴热处理后中心孔中心线水平方向偏移的示意图，

图6是十字轴热处理后中心孔中心线垂直方向偏移的示意图，

图7是现有技术中十字轴呈水平放置的压力校正的示意图，

图8是现有技术中十字轴呈垂直放置的压力校正的示意图。

在图中，1、动力箱 2、芯轴 3、主轴 4、法兰盘5、顶尖 6、V形定位块 7、磨具 8、磨具旋转电机 9、螺母 10、倾斜移动螺杆 11、倾斜电机 12、横向移动螺杆 13、横向电机 14、倾斜移动工作台 15、横向导轨16、夹具 17、十字轴 18、横向移动工作台 19、倾斜导轨 20、轴端部外段 21、轴端部内段 22、端面 23、机座。

具体实施方式

本发明所述加工方法的具体步骤是

1、利用带有四只V形槽的V形定位块固定在机座中心上，将十字轴放在V形定位块上，上面用压板和气缸将十字轴压紧，在四轴联动机一道工序中一次装夹，中时开启四只铣盘，先同时铣削四个轴端面，再用中心钻同时钻削四个端面上的中心孔，

2、再以中心孔为基准车精车削四轴外圆（留出精磨量为单边0.7-1.1毫米），

3、车削后进行碳氮共渗处理，使轴表面硬度达到HRC58-63，芯部硬度HRC33-63

4、再将十字轴中的一轴端外部段上的中心孔套在与加工装置上主轴孔内的芯轴的顶尖上，同时将与十字轴中的一轴端垂直的两轴固定在与主轴可同步旋转的V形定位块的V形槽内，利用芯轴的轴向压紧力将十字轴固定，

5、在加工装置上与主轴相对的另一端上设置有轴心线与主轴孔轴心线在同一水平面内的旋转的磨具，所述磨具能在该水平面内横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同，

6、将旋转的磨具伸入随夹具旋转的十字轴中心孔内，使磨具磨削面与最近的中心孔锥面相贴，主轴带动转动，并移动旋转的磨具，使磨具的磨削面与最远的中心孔锥面相贴后，再旋转主轴，对中心孔扩大修正，使修正后的中心孔轴心线与相对的十字轴轴心线的同轴度符合图纸工艺要求，

7、再以中心孔为基准进行一次精磨，达到图纸尺寸要求。

如图1-图6所示，本发明所述免校正十字轴中心孔修正加工装置包括旋转的主轴3、位于主轴内并带有顶尖5的芯轴2和与主轴位于同一平面内的磨具7，所述主轴一端与固定在机座23上的动力箱1相连，所主轴另一端上固定装有法兰盘4，芯轴活动位于主轴轴孔内，芯轴一端带有顶尖，另一端穿过动力箱并配装有压板、弹簧等构件（图中未画出，其作用是可用于顶紧十字轴），用力拉芯轴可使顶尖与十字轴中心孔分离，所述磨具轴心线与主轴轴心线在同一水平面内，所述与主轴相连的法兰盘4上固定设置有与顶尖轴心线垂直的夹具16，夹具呈U形，两侧面中间设置有十字轴通过的开口，夹具一侧两端用螺钉固定在法兰盘上，所述夹具内相对固定设置有可将呈垂直状的轴定位的V形定位块6，V形定位块位于夹具的两端并用螺丝与夹具的另一侧面固定相连，呈垂直和十字轴的两轴分别位于V形定位块中的V形槽内，通过顶尖的压紧力能将十字轴17固定在V形定位块上，所述磨具可在水平面内能横向轴向移动和纵向倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同。磨具与磨具旋转电机8相连，磨具旋转电机固定在倾斜移动工作台14上，倾斜移动工作台通过螺母9和倾斜移动螺杆10与倾斜电机11相连，倾斜移动工作台活动支撑在倾斜导轨19上，倾斜导轨设置在横向移动工作台18上，横向移动工作台通过螺母9和横向移动螺杆12与横向电机13相连，横向移动工作台活动支撑在横向导轨15上。横向导轨设置在机座23上，所述十字轴和每个轴具有端面22、轴端部外段20（即X段）和轴端部内段21（即Y段），十字轴左右两轴的轴心线同轴度小于图纸要求的0.015毫米，十字轴水平和垂直两轴的垂直度小于图纸要求的0.04毫米.十字轴在热处理后变形(即中心孔错位)的两种,如图5所示,是水平方向上端面中心孔错位,如图6所示, 是垂直方向上端面中心孔错位,如图4所示,是用磨具倾斜进入中心孔内来修正中心孔时进刀。磨具呈圆柱体形，磨削面为圆柱侧面，磨具旋转方向与主轴旋转方向相反，倾斜角度与中心孔锥面角度相同。将磨具伸入中心孔内，使磨具磨削面与最近的中心孔锥面相贴，将主轴转动，并移动磨具，使磨具的磨削面与最远的中心孔锥面间隔的距离作为中心偏差，再移动磨具使磨具磨削面与中心孔锥面相贴后，选择合适的转速，再旋转磨具和主轴，对中心孔扩大修正，使修正后的中心孔轴心线与相对的十字轴轴心线的同轴度符合工艺要求。

Claims (2)

1.一种免校正十字轴加工方法，其特征在于：所述方法步骤是：

a、利用V形定位块将十字轴在四轴联动机一道工序中一次装夹，先同时铣削四个轴端面，再同时钻削四个端面上的中心孔，

b、再以中心孔为基准车削四轴外圆，

c、车削后进行碳氮共渗处理，

d、再将十字轴中的一轴端部的中心孔套在与芯轴的顶尖上，同时将与十字轴中的一轴端垂直的两轴固定在与主轴可同步旋转的V形定位块内，利用芯轴的轴向压紧力将十字轴固定，

e、在加工装置上与主轴相对的另一端上设置有轴心线与主轴孔轴心线在同一水平面内作旋转的磨具，磨具能在该水平面内横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同，

f、将旋转的磨具伸入随夹具旋转的十字轴中心孔内，使磨具磨削面与最近的中心孔锥面相贴，主轴带动转动，并移动旋转的磨具，使磨具的磨削面与最远的中心孔锥面相贴后，再旋转主轴，对中心孔扩大修正，使修正后的中心孔轴心线与相对的十字轴轴心线的同轴度符合图纸工艺要求，

g、再以中心孔为基准进行一次精磨，达到图纸尺寸要求。

2.一种免校正十字轴中心孔修正加工装置，其特征是：它包括旋转的主轴（3）、位于主轴内并带有顶尖（5）的芯轴（2）和与主轴位于同一平面内的磨具（7），所述主轴上固定设置有与顶尖轴心线垂直的夹具（16），所述夹具内相对固定设置有可将呈垂直状的轴定位的V形定位块（6），所述磨具可在水平面内能横向移动和倾斜移动及轴向进刀，所述磨具倾斜角度与中心孔锥面角度相同。