CN112338459A - 一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法 - Google Patents

一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法 Download PDF

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朱典发
周铭
张永军
李菁
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Abstract

本发明提供了一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，它包括以下步骤：步骤一：采用镗铣床对零件进行粗铣加工；步骤二：对粗铣之后的零件进行热处理，去除零件的残余内应力；步骤三：对零件进行半精铣加工；步骤四：对零件进行时效处理；步骤五：对零件进行探伤检测；步骤六：对零件进行精磨加工；步骤七：对零件进行探伤检测。所述步骤一中粗铣加工采用数控动粱龙门镗铣床。此加工方法克服了闭合凹面粗糙度要求高、普通平面磨床无法磨削的难题，借助数控铣床实现磨削加工，最终达到零件表面粗糙度的要求，同时避免需要专用磨床的加工难题。

Description

一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法
技术领域
本发明涉及铸钢件闭合凹面加工技术领域，特别是涉及一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法。
背景技术
参见图1，此次发明的研究对象是一种铸钢盖，材料为ZG40Mn2，普通合金结构钢，抗拉强度和端面收缩率要求高，易产生加工硬化，导热性能也较低，可切削性差。其特点是：零件结构复杂，除大、小端面为平面以外，其余加工面均为闭合凹面101。因为，此材料为铸钢件，不可避免的会有夹渣现象，采用现有的车削刀具难以通过切削方式来达到图纸设计要求的Ra0.8。此为由于具有夹渣的问题，采用普通切削加工方式，容易造成刀具的磨损。此外，为了达到高精度的加工要求，只能采用专用磨床进行磨削加工，而本公司的普通磨床，无法实现上述闭合凹面的加工。
发明内容
本发明目的是提供了一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：采用镗铣床对零件进行粗铣加工；
步骤二：对粗铣之后的零件进行热处理，去除零件的残余内应力；
步骤三：对零件进行半精铣加工；
步骤四：对零件进行时效处理；
步骤五：对零件进行探伤检测；
步骤六：对零件进行精磨加工；
步骤七：对零件进行探伤检测。
所述步骤一中粗铣加工采用数控动粱龙门镗铣床。
所述步骤一粗铣加工中选用铣刀盘进行粗铣加工，所述铣刀盘的边缘设置有铣削刀具。
所述步骤一中粗铣加工之后预留5~6mm的加工余量。
所述步骤二中热处理的具体工艺为，先将零件加热到550-560℃，保温5-6小时，炉冷至300℃后空气中冷却至室温。
所述步骤三半精铣加工之后预留0.1~0.15mm的加工余量。
所述步骤六精磨加工的具体工艺为，拆除镗铣床夹持柄上的铣刀盘，安装用于磨削加工的金刚石砂轮，并将金刚石砂轮的刀柄与镗铣床夹持柄固定相连，通过镗铣床带动金刚石砂轮对零件的闭合凹面进行磨削加工。
所述步骤六精磨加工工艺过程中，采用冷却液对于磨削加工过程进行降温润滑，选用润滑性能好的切削油或高浓度的乳化液，提高加工表面的质量和光洁度。
所述步骤五和步骤七探伤检测的具体操作为，采用磁粉探伤，对零件表面缺陷进行检查。
所述步骤六精磨加工前，将金刚石砂轮修磨平整，磨削参数选用s=1400~1500r/min，ap=0.01mm，f=800mm/min；待砂轮修磨平整后，参数选用s=1500r/min，ap=0.005mm，f=1500mm/min；所述s为：砂轮转速，单位转每分钟 ；所述ap为：切削深度，单位毫米 ；所述f为进给速度，单位毫米每分钟。
本发明有如下有益效果：
1、因零件为铸钢件，形状复杂，铸件成型后不可避免存在缺陷，导致凹腔面加工时达不到图纸要求的表面粗糙度。本发明克服了闭合凹面粗糙度要求高、普通平面磨床无法磨削的难题，提供一种数控铣床转为磨削加工的工装设计，并可以应用于其他机械加工领域。
2、本发明通过对首套铸钢盖的实际加工验证：工装制作简单，装夹便捷，加工过程稳定，尺寸得到精确控制，表面粗糙度达到图纸要求，完工产品通过质量认证。
3、经过对整个加工方案的探索和逐步完善，有效解决了零件要求高、加工难的技术难题，其表面加工质量达到Ra0.4，形位公差和尺寸均达到图纸要求。现已形成较为成熟的生产工艺，对类似零件的加工方案制订具有很强的借鉴意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明所需要加工的零部件的结构图。
图2为本发明的铣刀盘的结构图。
图3为本发明的金刚石砂轮结构图。
图中：零件1、闭合凹面101、铣刀盘2、铣削刀具3、刀柄4、金刚石砂轮5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-3，一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，它包括以下步骤：
步骤一：采用镗铣床对零件1进行粗铣加工；粗铣加工采用数控动粱龙门镗铣床。
因零件为铸钢件，形状复杂，铸件成型后不可避免存在缺陷，导致凹腔面加工时达不到图纸要求的表面粗糙度。粗铣加工之后预留5-6mm的加工余量。
步骤二：对粗铣之后的零件1进行热处理，去除零件1的残余内应力；
由于零件的结构特点和材料特点，加工过程中零件存在残余内应力，残余内应力的释放会产生不可控的变形，造成零件超差或报废，因此，需要去除应力。
去应力过程中，先将零件1加热到550-560℃，保温5-6小时，炉冷至300℃后空气中冷却至室温。
步骤三：对零件1进行半精铣加工；半精铣加工之后预留0.1~0.15mm的加工余量。
步骤四：对零件1进行时效处理；通过将加工好的零件在室温放置48小时以上。
步骤五：对零件1进行探伤检测；
步骤六：对零件1进行精磨加工；
工件含有一定量的Si、Mn等元素，加工易产生加工硬化现象，会妨碍下一次进给，甚至会妨碍下一道工序的进行，使刀具磨损加快，切削力增大，工件产生弹性变形和塑性变形，还会使工件发生震动，降低零件的表面质量。因此先用Φ160铣刀盘进行粗加工，然后用金刚石砂轮进行磨削，以磨代铣，提高表面粗糙度，达到满足图纸要求。
拆除镗铣床夹持柄上的铣刀盘2，安装用于磨削加工的金刚石砂轮5，并将金刚石砂轮5的刀柄4与镗铣床夹持柄固定相连，通过镗铣床带动金刚石砂轮5对零件1的闭合凹面101进行磨削加工。
冷却液对于加工过程非常重要，因为加工所带来的热量极高，极易损坏刀具，产生积屑瘤，影响光洁度。加工时应选用润滑性能好的切削油或高浓度的乳化液，主要改善已加工表面的质量和光洁度。
步骤七：对零件1进行探伤检测。
进一步的，所述步骤一粗铣加工中选用铣刀盘2进行粗铣加工，所述铣刀盘2的边缘设置有铣削刀具3。
进一步的，所述步骤五和步骤七探伤检测的具体操作为，采用磁粉探伤，对零件1表面缺陷进行检查。
进一步的，所述步骤六精磨加工前，将金刚石砂轮5修磨平整，磨削参数选用s=1400~1500r/min，ap=0.01mm，f=800mm/min；待砂轮修磨平整后，参数选用s=1500r/min，ap=0.005mm，f=1500mm/min；所述s为：砂轮转速，单位转每分钟 ；所述ap为：切削深度，单位毫米 ；所述f为进给速度，单位毫米每分钟。

Claims (10)

1.一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：采用镗铣床对零件（1）进行粗铣加工；
步骤二：对粗铣之后的零件（1）进行热处理，去除零件（1）的残余内应力；
步骤三：对零件（1）进行半精铣加工；
步骤四：对零件（1）进行时效处理；
步骤五：对零件（1）进行探伤检测；
步骤六：对零件（1）进行精磨加工；
步骤七：对零件（1）进行探伤检测。
2.根据权利要求1所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤一中粗铣加工采用数控动粱龙门镗铣床。
3.根据权利要求1或2所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤一粗铣加工中选用铣刀盘（2）进行粗铣加工，所述铣刀盘（2）的边缘设置有铣削刀具（3）。
4.根据权利要求1或2所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤一中粗铣加工之后预留5~6mm的加工余量。
5.根据权利要求1所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤二中热处理的具体工艺为，先将零件（1）加热到550-560℃，保温5-6小时，炉冷至300℃后空气中冷却至室温。
6.根据权利要求1所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤三半精铣加工之后预留0.1~0.15mm的加工余量。
7.根据权利要求1所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤六精磨加工的具体工艺为，拆除镗铣床夹持柄上的铣刀盘（2），安装用于磨削加工的金刚石砂轮（5），并将金刚石砂轮（5）的刀柄（4）与镗铣床夹持柄固定相连，通过镗铣床带动金刚石砂轮（5）对零件（1）的闭合凹面（101）进行磨削加工。
8.根据权利要求7所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤六精磨加工工艺过程中，采用冷却液对于磨削加工过程进行降温润滑，选用润滑性能好的切削油或高浓度的乳化液，提高加工表面的质量和光洁度。
9.根据权利要求1所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤五和步骤七探伤检测的具体操作为，采用磁粉探伤，对零件（1）表面缺陷进行检查。
10.根据权利要求1或7所述一种铸钢件的闭合凹面高精度加工方法，其特征在于：所述步骤六精磨加工前，将金刚石砂轮（5）修磨平整，磨削参数选用s=1400~1500r/min，ap=0.01mm，f=800mm/min；待砂轮修磨平整后，参数选用s=1500r/min，ap=0.005mm，f=1500mm/min；所述s为：砂轮转速，单位转每分钟 ；所述ap为：切削深度，单位毫米 ；所述f为进给速度，单位毫米每分钟。
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