CN114619210A - 一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法，该方法是：将调质处理后的圆钢棒料在车床上齐平两端面并在两端面加工顶尖孔；以顶尖孔为定位基准，在车床上采用随刀架粗车外圆；对其一端向内钻孔；在数控珩磨机上磨孔；以内孔为基准校正外圆；车削封闭端外圆架位，车削前找正封闭端内孔处；齐两端，以架位为基准修正两端的顶尖孔；粗车、半精车小端部；以顶尖孔为工艺基准，半精车外圆；以内孔为基准校正外圆；热处理去应力；以内孔为基准校正外圆；以顶尖孔为工艺基准，精车外圆；修正顶尖孔，以其为工艺基准，磨削外圆。本发明的加工方法解决了小壁厚差深盲孔筒类零件加工的尺寸精度、直线度及壁厚差等技术瓶颈。

Description

一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法。

背景技术

小壁厚差深盲孔筒类零件是火炮领域常用的一种零件，零件的结构特点为：零件长径比30～50，外径尺寸

内孔尺寸

壁厚5～6mm，外圆直线度

每隔100mm在互相垂直的方向最大最小差不允许超过0.05mm，表面粗糙度为Ra0.4μm，壁厚差≤0.3mm，内孔末端为全封闭形式，属于典型的细长薄壁深盲孔筒类零件。

小壁厚差深盲孔筒类零件集薄壁深孔加工、长轴类零件加工的特点，存在以下技术难点：

1)加工余量不均匀产生的应力变形：零件毛坯为圆钢实心料，小直径深孔加工偏移量，造成外圆加工过程中余量不均匀产生应力变形；

2)内孔和外圆加工基准不一致存在误差：深盲孔加工后，以内孔为基准车磨外圆，存在搞正深孔困难，内孔和外圆加工基准不一致的误差，影响零件的壁厚差、同轴度等；

3)细长筒本身的刚性不足：零件属于细长筒类零件，受切削力及机加应力等工艺因素的干扰，在加工过程中易变形，产生挠度，影响零件的壁厚差、直线度等；

4)多次校正产生的残余应力：由于零件在加工过程中需校正，产生残余应力，易变形，影响尺寸精度及壁厚差等。

小壁厚差深盲孔筒类零件加工成形过程既有钻削深孔产生的偏移量，又有细长轴由于切削力、加工内应力等工艺系统因素产生的弯曲变形，造成壁厚差、直线度等精度难保证，制造难度大。鉴于上述问题，需设计一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法的新工艺。

发明内容

本发明的目的是解决盲孔筒类零件工艺基准转换困难、内孔外圆同轴度差等问题，提供一种优质、高效、低成本的深盲孔筒类零件加工方法，控制小壁厚差值，保证零件精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法，具体加工步骤如下：

步骤1)对圆钢棒料调质处理；

步骤2)将调质处理后的圆钢棒料在车床上齐平两端面并留有顶尖孔余量，之后在圆钢棒料两端面加工顶尖孔；

步骤3)以加工后的圆钢棒料一端的顶尖孔为定位基准，在车床上采用随刀架粗车外圆，使加工后的圆钢棒料的外径相对产品留有3mm以上的工艺余量；

步骤4)以加工后的圆钢棒料一端的顶尖孔为定位基准，在数控深孔钻床上对其一端向内钻孔，使加工后的圆钢棒料的内径相对产品留有0.15mm以上的工艺余量；

步骤5)将加工后的圆钢棒料在数控珩磨机上磨孔，达到产品内孔尺寸精度与表面粗糙度；

步骤6)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤7)将加工后的圆钢棒料在车床上车削封闭端外圆架位，车削前用带百分表的专用直线度检测装置找正封闭端内孔处，保证架位处的内外圆同轴；

步骤8)对加工后的圆钢棒料齐两端，以架位为基准修正两端的顶尖孔，同时保证孔的深度及零件长度；

步骤9)对加工后的圆钢棒料粗车、半精车小端部；

步骤10)以加工后的圆钢棒料顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架半精车外圆，单边留1mm的工序余量待精加工；

步骤11)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤12)对加工后的圆钢棒料热处理去应力；

步骤13)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤14)以加工后的圆钢棒料顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架精车外圆，单边留0.2mm的工序余量待磨削；

步骤15)修正加工后的圆钢棒料顶尖孔，并用百分表检测修正量；

步骤16)以步骤15)修正后的顶尖孔为工艺基准，在外圆磨床上磨削外圆。

有益效果

本发明的加工方法解决了小壁厚差深盲孔筒类零件加工的尺寸精度、直线度及壁厚差等技术瓶颈，外圆直径尺寸精度为IT7级，

壁厚差≤0.3mm，确保零件装配后的使用性能，同时提升了薄壁筒件加工能力。

附图说明

图1为本发明加工零件示意图；

图2为车削架位示意图；

图3为找正内孔直线度示意图；

图4为车削中心孔示意图；

图5为修正中心孔示意图；

图中，1-四爪卡盘；2-工件；3-直线度检测装置；4-车床导轨；5-架环；6-中心架；7-百分表；8-顶尖孔；9-封闭端；10-封闭端外圆架位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作详细说明。

实施例

原材料：圆钢棒料40Cr，直径45mm，长度1630mm

待加工工件2如图1所示，总长1600mm，孔深1470mm，孔径25，大端外径37h8(h8尺寸精度达到h8等级)，小端外径20mm；

一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法的方法，其具体步骤包括：

步骤1)将圆钢棒料调质处理；提高原材料的加工性能；

步骤2)初步制作顶尖孔8：在车床上齐平圆钢棒料的两端面，保证总长，并留10mm以备制作顶尖孔8；即，由原材料1630mm车完两端面后变为1620mm，在两端10mm处钻两端顶尖孔8；

步骤3)以顶尖孔8为工艺基准，在车床上粗车外圆，单边留3mm的工序余量；采用卡箍、拨盘、顶尖及随刀架夹持，大主偏角车刀加工减少切削力，减少加工中的挠度，从而提高整个加工系统刚性问题；此外加工时进行充分冷却，减少加工中的热变形；

步骤4)在数控深孔钻床上钻孔，单边留0.1-0.15mm的工序余量待珩磨，优化深孔钻削参数，深孔偏移量控制在1mm内，减少车削外圆产生的应力集中；主轴转速280r/min、刀杆转速280r/min、刀杆进给10mm/min。适合长径比40-50情况，中低碳合金钢；

步骤5)在数控珩磨机上磨孔，保证尺寸精度与表面粗糙度。

步骤6)在液压机上以珩磨后的孔为基准校正外圆，校正前分段检测并标识壁厚的高点与低点，校正时按壁厚差的一半校正，同时用百分表检查外圆摆差控制在0.1mm范围内，保证下道工序余量，同时减少壁厚差值。

步骤7)在车床上采用四爪卡盘1与中心架夹持方式，车削封闭端外圆架位10，如图2所示，车削前用安装在车床导轨上的专用直线度检测装置3找正内孔的中心，其中用百分表7读取数值，如图3所示，保证架位10处的内外圆同轴，纠正深孔镗削的偏移量。

为保证内外圆的同轴度，零件深孔精加后，需将内孔中心复映到外圆上，进一步转换到加工的工艺基准上，工艺基准即为两端的顶尖孔8，为此，需进行外圆架位10的车削，架位10设计在孔的最里端处，为找正内孔，设计专用带百分表的指针杆，通过工件旋转时，油百分表读取内孔的圆跳动，判定是否找正(即带百分表的专用直线度检测装置)。内孔找正后车削架位处，然后以架位10为基准加工零件两端的顶尖孔，作为加工外圆的基准，减小壁厚差。

步骤8)重新制作顶尖孔：齐两端，以架位10为基准制作左端的顶尖孔，右端孔边缘倒60°角做顶尖孔用，如图4所示，同时保证孔的深度及零件长度；

步骤9)以步骤8)加工的顶尖孔作为工艺基准粗车、半精车小端部；

步骤10)以顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架半精车外圆，单边留1mm的工序余量待精加工；

步骤11)在液压机上以珩磨后的孔为基准校正外圆，校正前分段检测并标识壁厚的高点与低点，校正时按壁厚差的一半校正，同时用百分表检查外圆摆差控制在0.1mm范围内，保证下道工序余量，同时减少壁厚差值；

步骤12)热处理去应力，减少加工中产生的热变形、受力变形等引起的应力集中，稳定材料内部组织，对各项技术指标的实现起到稳定化的作用；装炉温度≤400℃、加热温度400～500℃、保温时间120～150min、冷却介质为空气。适合长径比40-50情况，中低碳合金钢；

步骤13)在液压机上以内孔为基准校正外圆，校正前分段检测并标识壁厚的高点与低点，校正时按壁厚差的一半校正，同时用百分表检查外圆摆差控制在0.1mm范围内，保证下道工序余量，同时减少壁厚差值；

步骤14)以顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架精车外圆，单边留0.2mm的工序余量待磨削；

步骤15)修正顶尖孔：如图5，精车后用壁厚仪检测工件的壁厚值，如壁厚差值大于0.1mm，在工件的外圆上标识壁厚的高点与低点，用专用架环5修正工艺基准顶尖孔，并用百分表检测修正量。

步骤16)以步骤15)修正后的顶尖孔为工艺基准，在外圆磨床上磨削外圆。

虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种小壁厚差深盲孔筒类零件加工方法，其特征是具体加工步骤如下：

步骤1)对圆钢棒料调质处理；

步骤2)将调质处理后的圆钢棒料在车床上齐平两端面并留有顶尖孔余量，之后在圆钢棒料两端面加工顶尖孔；

步骤3)以加工后的圆钢棒料一端的顶尖孔为定位基准，在车床上采用随刀架粗车外圆，使加工后的圆钢棒料的外径相对产品留有3mm以上的工艺余量；

步骤4)以加工后的圆钢棒料一端的顶尖孔为定位基准，在数控深孔钻床上对其一端向内钻孔，使加工后的圆钢棒料的内径相对产品留有0.15mm以上的工艺余量；

步骤5)将加工后的圆钢棒料在数控珩磨机上磨孔，达到产品内孔尺寸精度与表面粗糙度；

步骤6)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤7)将加工后的圆钢棒料在车床上车削封闭端外圆架位，车削前用带百分表的专用直线度检测装置找正封闭端内孔处，保证架位处的内外圆同轴；

步骤8)对加工后的圆钢棒料齐两端，以架位为基准修正两端的顶尖孔，同时保证孔的深度及零件长度；

步骤9)对加工后的圆钢棒料粗车、半精车小端部；

步骤10)以加工后的圆钢棒料顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架半精车外圆，单边留1mm的工序余量待精加工；

步骤11)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤12)对加工后的圆钢棒料热处理去应力；

步骤13)将加工后的圆钢棒料在液压机上以内孔为基准校正外圆；

步骤14)以加工后的圆钢棒料顶尖孔为工艺基准，在车床上采用随刀架精车外圆，单边留0.2mm的工序余量待磨削；

步骤15)修正加工后的圆钢棒料顶尖孔，并用百分表检测修正量；

步骤16)以步骤15)修正后的顶尖孔为工艺基准，在外圆磨床上磨削外圆。

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