CN114260738B - 高精度薄壁型半联轴节车削加工工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械制造技术领域，涉及高效率车削高精度薄壁型半联轴节的技术，具体为一种高精度薄壁型半联轴节车削加工工装及加工方法。解决了半联轴节外圆加工工艺繁琐，加工效率低的技术问题。所述加工工装由芯轴本体、支撑垫圈和锁紧螺帽组成；精车时，将芯轴本体由半联轴节工件的延伸段穿入其内孔，第一轴段从内孔中伸出，支撑垫圈由内孔前端伸入并套在第一轴段和第二轴段上，支撑垫圈顶住限位台阶前端，第三轴段位于内孔限位台阶内，第四轴段前端顶住限位凸台后端；锁紧螺帽拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈；通过车床一夹一顶半联轴节车削加工工装，车削半联轴节工件两端外圆，采用正反刀，实现一次装夹完成两端外圆的加工。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，涉及高效率车削高精度薄壁型半联轴节的技术，具体为一种高精度薄壁型半联轴节车削加工工装及加工方法。
背景技术
联轴节是某产品动力部分的一个组件，其功能主要是将发动机输出轴的转速和功率传递给推进器，半联轴节是其中的一个重要零部件。其结构兼有碗型和薄壁壳体类零件的特征，加工难度较大，见图1所示，其中心内孔中部还有一个环形的限位凸台，内孔周圈平行于内孔轴向一侧延伸形成延伸段。
鉴于以上描述，半联轴节对尺寸要求、同轴度、圆跳动都有较高的要求，且结构复杂，不利于加工，这其中，最重要的加工部位就是两端外圆的加工。
因此，现需要解决对精度要求高的半联轴节的高效车削的问题，以满足其较高的精度要求，实现批量生产。
发明内容
本发明为解决半联轴节外圆对尺寸、同轴度、圆跳动都有较高的要求，且加工工艺繁琐，加工效率低，无法实现批量生产的技术问题，提供一种高精度薄壁型半联轴节车削加工工装及加工方法。
本发明所述的高精度薄壁型半联轴节车削加工工装是采用如下技术方案实现的：所述工装包括芯轴本体、支撑垫圈和锁紧螺帽；所述芯轴本体由外径依次增大的第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段、第五轴段同轴顺次连接而成，第五轴段末端还同轴连接有第六轴段；所述第三轴段外径与半联轴节内孔的限位凸台的内径相同，长度比该限位凸台的长度短；第四轴段外径与半联轴节内孔的内径相同且长度大于半联轴节内孔延伸段的长度；第一轴段的前端中心加工有顶尖孔，第一轴段制有外螺纹；支撑垫圈外径与半联轴节内孔内径相同，支撑垫圈内孔呈台阶结构，支撑垫圈内孔能够穿过第一轴段、第二轴段，且第二轴段通过台阶结构支撑支撑垫圈；所述锁紧螺帽能够拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈。
如图3所示，当芯轴本体从半联轴节左端穿入，第三轴段外径到达限位凸台，第四轴段靠近限位凸台左端面时，支撑垫圈内孔能够穿过第一轴段、第二轴段，且通过台阶结构的第二轴段外径来支撑支撑垫圈，保证它的正确位置，并保证支撑垫圈端面压住限位凸台右端面；所述锁紧螺帽能够拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈。
该工装能够一次装夹完成两端外圆的车削加工，减少多次装夹造成的累积误差，产品品质提升一个精度级别。
本发明所述的高精度薄壁型半联轴节车削加工方法是采用如下技术方案实现的：该方法包括如下步骤：
工序一 锻造毛坯；
工序二 热处理：调质处理；
工序三 粗车：去掉大部分毛坯余量；
工序四半精车：完成一些非重要加工表面的成型加工，半精车外圆并留余量；
工序五 精车：安装高精度薄壁型半联轴节车削加工工装，将芯轴本体由半联轴节工件的延伸段穿入其内孔，第一轴段从内孔中伸出，支撑垫圈由内孔右端伸入并套在第一轴段和第二轴段上，支撑垫圈顶住限位台阶右端面，第三轴段位于内孔限位台阶内，第四轴段前端顶住限位凸台左端面；锁紧螺帽拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈；通过车床一夹一顶半联轴节车削加工工装，车削半联轴节工件两端外圆，采用正反刀，实现一次装夹完成两端外圆的加工。
车床为高精度车床；半联轴节精车选用刀片材质YT15，选择93°主偏角刀杆+D型正前角刀片7°后角0.8刀尖圆弧半径；车削参数选用：主轴转速为550r/min，背吃刀量为0.25mm，进给量为0.05mm/r。
本发明通过改进车削半联轴节的工艺，结合专用工装，实现一次装夹精加工完成半联轴节，减少车工和计量检测的工作量，实现了半联轴节的高效加工。
上述切削参数、刀具参数，在满足精度要求的同时，最大限度提高工作效率，实现批量生产，还兼顾了采购成本。
附图说明
图1 半联轴节结构示意图。
图2 本发明所述芯轴体结构示意图。
图3本发明应用于装夹半联轴节时的示意图。
1-半联轴节，2-芯轴本体，3-支撑垫圈，4-锁紧螺帽；
21-第一轴段，22-第二轴段，23-第三轴段，24-第四轴段，25-第五轴段，26-第六轴段。
具体实施方式
本发明为了提高半联轴节外圆的加工精度和加工效率，优化了工艺内容，设计了专用的工装，提高定位精度，调试合理的切削参数，提高加工效率。
（1）其工艺内容主要为：
锻造→热处理→粗车→半精车→精车。
（2）设计专用工装，实现一次装夹完成所有外圆的切削加工，减少多次装夹造成的累积误差，提高加工效率，保证加工精度。
（3）选择合适的切削参数和刀具参数，即要满足加工精度要求，又要兼顾采购成本。
下面结合实际例子对本发明作进一步阐述
某产品半联轴节（如图1所示），材料为40Cr，最大外径φ220，两端外径φ920 -0.022，且有跳动0.015要求，内孔φ83，壁厚4.5，重量较大。其工艺内容主要如下：
工序一 锻造毛坯。
工序二 热处理：调质处理 。
工序三 粗车：去大量。
工序四 半精车：完成一些非重要加工表面（加工时径向力较大）的成型加工，消除工件的切削应力，如先加工带有圆角的螺纹退刀槽、螺纹外径等，半精车外圆φ920 -0.022，直径留余量1mm。
工序五 精车：安装专用工装，用高精度车床JIMK530，一夹一顶车削两端外圆，采用正反刀，实现一次装夹完成两端φ920 -0.022的外圆的加工，从而保证0.015跳动要求，如图1所示。
半联轴节精车选用刀片材质YT15，选择93°主偏角刀杆+D型正前角刀片7°后角0.8刀尖圆弧半径。
车削参数选用：主轴转速为550r/min，背吃刀量为0.25mm，进给量为0.05mm/r。
专用工装如图2、3所示。专用工装由芯轴本体2、支撑垫圈3和锁紧螺帽4组成；所述芯轴本体2由外径依次增大的第一轴段21、第二轴段22、第三轴段23、第四轴段24、第五轴段25同轴顺次连接而成，第五轴段25末端还同轴连接有第六轴段26；所述第三轴段外径与半联轴节内孔的限位凸台的内径相同，长度比该限位凸台的长度略短；第四轴段外径与半联轴节内孔的内径相同且长度大于半联轴节内孔延伸段的长度，第五轴段外径大于或等于半联轴节内孔延伸段的外径；第一轴段的前端中心加工有顶尖孔，第一轴段制有螺纹；支撑垫圈外径与半联轴节右端内孔内径相同，支撑垫圈内孔呈台阶结构。当芯轴本体从半联轴节左端穿入，第三段外径到达限位凸台，第四段轴段靠近限位凸台左端面时，支撑垫圈内孔能够穿过第一轴段、第二轴段，且通过台阶结构的第二轴段外径来支撑支撑垫圈，保证它的正确位置，并保证支撑垫圈端面压住限位凸台右端面；所述锁紧螺帽能够拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈。
其中芯轴本体一处φ83外圆与半联轴节的左端处φ83内孔有配合要求，起定位的作用。支撑垫圈的内外径分别与芯轴本体第一、第二轴段外圆、半联轴节φ83内孔相配合，且须满足较高的同轴度要求，同样起辅助支撑的作用。锁紧螺帽用于锁紧。第六轴段上的定位点便于车床夹爪的夹持。
如图3所示，芯轴本体由多段组成，呈多台阶结构，将芯轴本体从半联轴节左端装入内孔；将支撑垫圈从右端装入，使其位于半联轴节内孔和芯轴本体第一、第二轴段外圆之间，起到支撑半联轴节的作用；最后将锁紧螺帽从右端旋入，顶紧支撑垫圈，完成半联轴节与专用工装的装配。
Claims (2)
1.一种高精度薄壁型半联轴节车削加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
工序一 锻造毛坯；
工序二 热处理：调质处理；
工序三 粗车：去掉大部分毛坯余量；
工序四半精车：完成一些非重要加工表面的成型加工，半精车外圆并留余量；
工序五 精车：安装高精度薄壁型半联轴节车削加工工装，将芯轴本体由半联轴节工件的延伸段穿入其内孔，第一轴段从内孔中伸出，支撑垫圈由内孔前端伸入并套在第一轴段和第二轴段上，支撑垫圈顶住限位台阶右端面，第三轴段位于内孔限位台阶内，第四轴段前端顶住限位凸台左端面；锁紧螺帽拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈；通过车床夹住第六轴段，顶尖顶住第一轴段，对半联轴节车削加工工装实现定位，车削半联轴节工件两端外圆，采用正反刀，实现一次装夹完成两端外圆的加工；
所述高精度薄壁型半联轴节车削加工工装，包括芯轴本体、支撑垫圈和锁紧螺帽；所述芯轴本体由外径依次增大的第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段、第五轴段同轴顺次连接而成，第五轴段末端还同轴连接有第六轴段；所述第三轴段外径与半联轴节内孔的限位凸台的内径相同，长度比该限位凸台的长度短；第四轴段外径与半联轴节内孔的内径相同且长度大于半联轴节内孔延伸段的长度；第一轴段的前端中心加工有顶尖孔，第一轴段制有外螺纹；支撑垫圈外径与半联轴节内孔内径相同，支撑垫圈内孔呈台阶结构，支撑垫圈内孔能够穿过第一轴段、第二轴段，且第二轴段通过台阶结构支撑支撑垫圈；所述锁紧螺帽能够拧在第一轴段上并顶紧支撑垫圈；所述第六轴段外径大于、小于或等于第五轴段外径，其外圆表面标记出固定式夹持定位点；所述车床为高精度车床。
2.如权利要求1所述的高精度薄壁型半联轴节车削加工方法，其特征在于，半联轴节精车选用刀片材质YT15，选择93°主偏角刀杆+D型正前角刀片7°后角、0.8刀尖圆弧半径；车削参数选用：主轴转速为550r/min，背吃刀量为0.25mm，进给量为0.05mm/r。
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