CN1695880A - 一种鼓形滚轮的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种鼓形滚轮的加工方法，具体地说属于机械加工技术领域。其主要将冷拉圆钢加工成毛坯粗车成形；经平面磨床磨两端面、无心磨床粗磨外径、热处理、粗磨外圆表面、粗磨两端面、半精磨外圆、电子磨粗磨内孔、粗磨两端面、精磨内孔、研抛外圆、精磨外圆、磁粉探伤、凸度超精研机研抛鼓形为成品。本发明以工件外基准，两平面同时加工，生产效率较高；内孔加工选用数控轴承磨床，工件自动上下料，工件经粗精磨后，保证内外表面同轴度；采用高精度无心磨床精磨外径，保证研抛鼓形前外表面技术要求，产品加工质量稳定，尺寸公差、凸度量一致性好，鼓形形状稳定性好，表面粗糙度及圆度明显提高，强化了表面硬度，实现滚轮凸度消除边缘应力。
Description
技术领域
本发明涉及一种鼓形滚轮的加工方法，具体地说属于机械加工技术领域。
背景技术
滚轮在喷油泵中是易损件之一，是其中的重要零件。喷油泵一般应用的是圆柱形滚轮，随着喷油泵不断强化，鼓形滚轮开始被采用。由于泵端压力不断增加，滚轮与凸轮的接触应力亦相应加大。应力的增加，常导致凸轮轴与滚轮磨损加剧，使供油前角及各缸供油间隔角发生变化，柴油机性能变差。为降低这种接触应力，在一些油泵的强化过程中滚轮宽度不断加大，但是单纯的增加宽度只能取得部分效果，因为接触应力并不能由于宽度增大后均匀分布。滚轮与凸轮接触工作时，两端压力最大，称为边缘应力效应。采用鼓形滚轮，滚轮外表面呈鼓形，可使边缘应力减少到更低水平。实践证明采用鼓形滚轮能有效地降低滚轮与凸轮这对摩擦副之间的接触应力，这样能延长滚轮及凸轮的使用寿命，其中延长凸轮的使用寿命比延长滚轮寿命更具有经济价值。
本发明作出以前，在已有技术中，鼓形滚轮一般有以下两种方法：1、鼓形采用外圆磨床成形加工法：采用冷拉圆钢经粗车成形、热处理、无心磨粗磨外径、内圆磨精磨内孔、手工研磨内孔、无心磨精磨外径、平面磨磨两端面、外圆磨成形鼓形。以上加工方法生产效率较低，工件内孔圆柱度差且内孔尺寸难控制，工件外表面粗糙度、圆度及鼓形形状保持性较差。2、采用冷拉圆钢经粗车成形、热处理、无心磨粗磨外径、内圆磨精磨内孔、手工研磨内孔、外圆磨修磨同轴度、平面磨磨两端面、无心磨成形鼓形。以上加工方法生产效率同样较低，工件内孔圆柱度差且内孔尺寸难控制，工件外表面粗糙度、圆度及鼓下形状保持性较差。由于以上两种加工方法很难达到鼓形滚轮要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种以工件外径定位，保证端面与外径垂直度要求，且为下道数控轴承磨磨加工加工好定位基准；生产效率较高，工件自动上下料，保证内外表面同轴度；产品加工质量稳定，尺寸公差、凸度量一致性好，鼓形形状稳定性好，强化了表面硬度，实现滚轮凸度消除边缘应力的鼓形滚轮的加工方法。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
本发明采用以下加工方法：
1、冷拉圆钢加工成毛坯粗车成形；2、平面磨床磨两端面：两端面粗糙度≤Rz10μm，两端面平行度≤0.03mm，外圆面对端面垂直度≤0.06mm；3、无心磨床粗磨外径：外圆面粗糙度≤Rz8μm，外圆面对端面垂直度≤0.05mm，外圆面圆度≤0.015mm，圆柱度≤0.015mm；4、倒内外角：两端倒角0.50 +0.1×45°，粗糙度≤Ra3.2μm；5、热处理：HRC60-63，金相组织按ZBJ94007-88检验，1-4级合格；6、无心磨床粗磨外圆表面：外圆面粗糙度≤Rz4μm，外圆面圆度≤0.01mm，圆柱度≤0.01mm；7、双端面磨床粗磨两端面：两端面粗糙度≤Rz8μm，两端面平行度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.035mm；8、无心磨床半精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz3.2μm，外圆面圆柱度≤0.005mm，圆度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.03mm；9、电子磨粗磨内孔：内孔对外圆面同轴度≤φ0.04mm，内孔粗糙度≤Rz10μm，内孔圆柱度≤0.01mm；10、无心磨床半精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.025mm，外圆面圆柱度≤0.004mm，圆度≤0.003mm；11、双端面磨床粗磨两端面：两端面粗糙度≤Ra0.8μm，两端面平行度≤0.003mm，外圆面对端面垂直度≤0.02mm；12、无心磨床精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.015mm，外圆面圆柱度≤0.002mm，圆度≤0.0015mm；13、数控轴承磨精磨内孔，内外表面同轴度≤φ0.02mm，内孔粗糙度≤RZ1.6μm，内孔圆柱度≤0.0035mm；14、研抛外圆，外圆面粗糙度≤Rz1.6μm；15、无心磨床精磨外圆，外圆面粗糙度≤Rz1μm，外圆面直线度≤0.002mm，圆度≤0.002mm；16磁粉探伤：探伤无裂痕，开裂，退磁＜0.0005T；17、凸度超精研机研抛鼓形：外圆尺寸差≤0.003mm，外圆圆柱度≤0.002mm，两端面对外径垂直度≤0.02mm，滚轮表面中心与规定测量点(测量宽度15mm)凸度量在0.004-0.008mm之间，形状全凸形两边对称，鼓形对称性≤1mm；粗糙度≤Rz0.6μm；圆度≤0.0008mm。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明两端平面加工选用双端面磨床加工，以工件外径定位，保证端面与外径垂直度要求，且为下道数控轴承磨磨加工加工好定位基准，两平面同时加工，生产效率较高；内孔加工选用数控轴承磨床，工件自动上下料，工件经粗精磨后，保证内外表面同轴度；采用高精度无心磨床精磨外径，保证研抛鼓形前外表面技术要求，产品加工质量稳定，尺寸公差、凸度量一致性好，鼓形形状稳定性好，表面粗糙度及圆度明显提高，强化了表面硬度，实现滚轮凸度消除边缘应力。
附图说明
附图为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
实施例一：鼓形滚轮内径φ12+0.032 +0.059mm，外径φ22-0.033 0mm，宽度17.5-0.1 0mm
本发明实施例中采用以下加工方法：
1、首先选用冷拉圆钢，毛坯经粗加工成形；
2、毛坯采用平面磨床磨两端面：两端面粗糙度≤Rz10μm，两端面平行度≤0.03mm，外圆面对端面垂直度≤0.06mm，滚轮宽度：17.63±0.03mm；
3、采用无心磨床粗磨滚轮外圆I：外圆面粗糙度≤Rz8μm，外圆面对端面垂直度≤0.05mm，外圆面圆度≤0.015mm，圆柱度≤0.015mm，滚轮外径：φ22.2-0.04 0mm；
4、倒内外角：两端倒角0.50 +0.1×45°，粗糙度≤Ra3.2μm；
5、对上述经粗磨过的半成品进行热处理：HRC60-63，金相组织按ZBJ94007-88检验，1-4级合格；
6、粗磨外圆II：无心磨床粗磨外圆表面，外圆直径为φ22.15±0.015mm，外圆面粗糙度≤Rz4μm，外圆面圆度≤0.01mm，圆柱度≤0.01mm；
7、粗磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，两端平面加工选用双端面磨床加工，以工件外径定位，保证端面与外径垂直度要求，且为下道数控轴承磨磨加工加工好定位基准，两平面同时加工，生产效率较高。技术要求：滚轮宽度：17.53-0.025 +0.025mm，两端面粗糙度≤Rz8，两端面平行度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.035mm；
8、半精磨外圆I：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径：φ22+0.06 +0.08mm，外圆面粗糙度≤Rz3.2μm，外圆面圆柱度≤0.005mm，圆度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.03mm；
9、粗磨内孔：电子磨粗磨内孔，滚轮内孔直径φ11.960 +0.02mm，内孔对外圆面同轴度≤φ0.04mm，内孔粗糙度≤Rz10μm，内孔圆柱度≤0.01mm；
10、半精磨外圆II：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径φ22+0.025 +0.045mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.025mm，外圆面圆柱度≤0.004mm，圆度≤0.003mm；
11、精磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，滚轮宽度17.5-0.08 -0.02mm，两端面粗糙度≤Ra0.8μm，两端面平行度≤0.003mm，外圆面对端面垂直度≤0.02mm；
12、精磨外圆I：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ22+0.005 +0.015mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.015mm，外圆面圆柱度≤0.002mm，圆度≤0.0015mm；
13、精磨内孔：数控轴承磨精磨内孔，内孔加工选用数控轴承磨床，此机床磨头转速达90000r/min，冷却液过滤有磁性分离器及微孔滤布两极过滤，工件定位采用电磁无心夹具，尺寸检测采用马波式主动检测仪，工件自动上下料，工件经粗精磨后，滚轮内孔直径φ12+0.032 +0.059mm，内孔粗糙度≤Rz1.6μm，内孔圆柱度≤0.0035mm，圆度≤0.0025mm，内孔与外圆面同轴度≤φ0.02mm，滚轮外径跳动≤0.015mm；
14、研抛外圆：卧式离心研磨机研抛外圆，滚轮外径φ22+0.005 +0.015mm，外圆面粗糙度≤Rz1.6μm；
15、精磨外圆II：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ22-0.005 -0.003mm，外圆面粗糙度≤Rz1μm，外圆面直线度≤0.002mm，圆度≤0.002mm；
16、磁粉探伤：交流磁粉探伤机探伤，探伤无裂痕，开裂，退磁＜0.0005T；
17、研抛鼓形：凸度超精研机研抛鼓形，鼓形加工机床以3MZ6120超精机为基础进行改造，设计制造滚轮鼓形的专用导辊，导辊直径由φ90mm加大到φ180mm，导辊材料由GCr15改用Cr12MoV，导辊可加工不同凸度量的工件鼓形，便于多品种的生产，同时也便于管理，保证产品质量。过滤冷却系统改造：在原硅藻土过滤下增加磁性分离器过滤，冷却液选用80％煤油加上20％机油。滚轮外径尺寸φ22-0.033 -0.007mm，外圆面粗糙度≤Rz0.6μm，外圆尺寸差≤0.003mm，外圆圆柱度≤0.002mm，两端面对外径垂直度≤0.02mm，鼓形对称性≤1mm，圆度≤0.0008mm。
滚轮外圆面凸度大小及形状：
鼓形控制宽度：7mm 凸度量：0.000-0.003mm
鼓形控制宽度：15mm 凸度量：0.004-0.008mm
实施例二：鼓形滚轮内径φ14+0.050 +0.077mm，外径φ22-0.027 0mm，宽度14-0.205 -0.095mm；
1、首先选用冷拉圆钢，毛坯经粗加工成形；
2、毛坯采用平面磨床磨两端面：两端面粗糙度≤Rz10μm，两端面平行度≤0.03mm，外圆面对端面垂直度≤0.06mm，滚轮宽度：14.13±0.03mm；
3、采用无心磨床粗磨滚轮外圆I：外圆面粗糙度≤Rz8μm，外圆面对端面垂直度≤0.05mm，外圆面圆度≤0.015mm，圆柱度≤0.015mm，滚轮外径：φ22.2-0.04 0mm；
4、倒内外角：两端倒角0.50 +0.1×45°，粗糙度≤Ra3.2μm；
5、对上述经粗磨过的半成品进行热处理：HRC60-63，金相组织按ZBJ94007-88检验，1-4级合格；
6、粗磨外圆II：无心磨床粗磨外圆表面，外圆直径为φ22.15±0.015mm，外圆面粗糙度≤Rz4μm，外圆面圆度≤0.01mm，圆柱度≤0.01mm；
7、粗磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，两端平面加工选用双端面磨床加工，以工件外径定位，保证端面与外径垂直度要求，且为下道数控轴承磨磨加工加工好定位基准，两平面同时加工，生产效率较高。技术要求：滚轮宽度：14.03-0.025 +0.025mm，两端面粗糙度≤Rz8μm，两端面平行度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.035mm；
8、半精磨外圆I：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径：φ22+0.06 +0.08mm，外圆面粗糙度≤Rz3.2μm，外圆面圆柱度≤0.005mm，圆度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.03mm；
9、粗磨内孔：电子磨粗磨内孔，滚轮内孔直径φ14+0.02 +0.04mm，内孔对外圆面同轴度≤φ0.04mm，内孔粗糙度≤Rz10μm，内孔圆柱度≤0.01mm；
10、半精磨外圆II：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径φ22+0.025 +0.045mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.025mm，外圆面圆柱度≤0.004mm，圆度≤0.003mm；
11、精磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，滚轮宽度14-0.18 -0.10mm，两端面粗糙度≤Ra0.8μm，两端面平行度≤0.003mm，外圆面对端面垂直度≤0.02mm；
12、精磨外圆I：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ22-0.005 +0.020mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.015mm，外圆面圆柱度≤0.002mm，圆度≤0.0015mm；
13、精磨内孔：数控轴承磨精磨内孔，内孔加工选用数控轴承磨床，此机床磨头转速达90000r/min，冷却液过滤有磁性分离器及微孔滤布两极过滤，工件定位采用电磁无心夹具，尺寸检测采用马波式主动检测仪，工件自动上下料，工件经粗精磨后，滚轮内孔直径φ14+0.05 +0.077mm，内孔粗糙度≤Rz1.6μm，内孔圆柱度≤0.0035mm，圆度≤0.0025mm，内孔与外圆面同轴度≤φ0.02mm，滚轮外径跳动≤0.02mm；
14、研抛外圆：卧式离心研磨机研抛外圆，滚轮外径φ22-0.005 +0.020mm，外圆面粗糙度≤Rz1μm；
15、精磨外圆II：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ22-0.005 -0.002mm，外圆面粗糙度≤Rz1μm，外圆面直线度≤0.002mm，圆度≤0.002mm；
16、磁粉探伤：交流磁粉探伤机探伤，探伤无裂痕，开裂，退磁＜0.0005T；
17、研抛鼓形：凸度超精研机研抛鼓形，鼓形加工机床以3MZ6120超精机为基础进行改造，设计制造滚轮鼓形的专用导辊，导辊直径由φ90mm加大到φ180mm，导辊材料由GCr15改用Cr12MoV，导辊可加工不同凸度量的工件鼓形，便于多品种的生产，同时也便于管理，保证产品质量。过滤冷却系统改造：在原硅藻土过滤下增加磁性分离器过滤，冷却液选用80％煤油加上20％机油。滚轮外径尺寸φ22-0.021 -0.005mm，外圆面粗糙度≤Rz0.6μm，外圆尺寸差≤0.003mm，外圆圆柱度≤0.002mm，两端面对外径垂直度≤0.02mm，鼓形对称性≤1mm，圆度≤0.0008mm。
滚轮外圆面凸度大小及形状：
鼓形控制宽度：5.5mm 凸度量：0.000-0.002mm
鼓形控制宽度：10mm 凸度量：0.003-0.008mm
实施例三：鼓形滚轮内径φ14+0.050 +0.077mm，外径φ20-0.033 0mm，宽度16-0.205 -0.095mm；
1、首先选用冷拉圆钢，毛坯经粗加工成形；
2、毛坯采用平面磨床磨两端面：两端面粗糙度≤Rz10μm，两端面平行度≤0.03mm，外圆面对端面垂直度≤0.06mm，滚轮宽度：16.13±0.03mm；
3、采用无心磨床粗磨滚轮外圆I：外圆面粗糙度≤Rz8μm，外圆面对
端面垂直度≤0.05mm，外圆面圆度≤0.015mm，圆柱度≤0.015mm，滚轮外径：φ20.2-0.04 0mm；
4、倒内外角：两端倒角0.50 +0.1×45°，粗糙度≤Ra3.2μm；
5、对上述经粗磨过的半成品进行热处理：HRC60-63，金相组织按ZBJ94007-88检验，1-4级合格；
6、粗磨外圆II：无心磨床粗磨外圆表面，外圆直径为φ20.15±0.015mm，外圆面粗糙度≤Rz4μm，外圆面圆度≤0.01mm，圆柱度≤0.01mm；
7、粗磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，两端平面加工选用双端面磨床加工，以工件外径定位，保证端面与外径垂直度要求，且为下道数控轴承磨磨加工加工好定位基准，两平面同时加工，生产效率较高。技术要求：滚轮宽度：16.03-0.025 +0.025mm，两端面粗糙度≤Rz8μm，两端面平行度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.035mm；
8、半精磨外圆I：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径：φ20+0.06 +0.08mm，外圆面粗糙度≤Rz3.2μm，外圆面圆柱度≤0.005mm，圆度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.03mm；
9、粗磨内孔：电子磨粗磨内孔，滚轮内孔直径φ14+0.02 +0.04mm，内孔对外圆面同轴度≤φ0.04mm，内孔粗糙度≤Rz10μm，内孔圆柱度≤0.01mm；
10、半精磨外圆II：无心磨床半精磨外圆，滚轮外径φ20+0.025 +0.045mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.025mm，外圆面圆柱度≤0.004mm，圆度≤0.003mm；
11、精磨两端面：双端面磨床粗磨两端面，滚轮宽度16-0.18 -0.10mm，两端面粗糙度≤Ra0.8μm，两端面平行度≤0.003mm，外圆面对端面垂直度≤0.02mm；
12、精磨外圆I：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ20-0.005 +0.020mm，外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.015mm，外圆面圆柱度≤0.002mm，圆度≤0.0015mm；
13、精磨内孔：数控轴承磨精磨内孔，内孔加工选用数控轴承磨床，此机床磨头转速达90000r/min，冷却液过滤有磁性分离器及微孔滤布两极过滤，工件定位采用电磁无心夹具，尺寸检测采用马波式主动检测仪，工件自动上下料，工件经粗精磨后，滚轮内孔直径φ14+0.05 +0.077mm，内孔粗糙度≤Rz1.6μm，内孔圆柱度≤0.0035mm，圆度≤0.0025mm，内孔与外圆面同轴度≤φ0.02mm，滚轮外径跳动≤0.02mm；
14、研抛外圆：卧式离心研磨机研抛外圆，滚轮外径φ20-0.005 +0.020mm，外圆面粗糙度≤Rz1μm；
15、精磨外圆II：高精度无心磨床精磨外圆，滚轮外径φ20-0.005 -0.002mm，外圆面粗糙度≤Rz1μm，外圆面直线度≤0.002mm，圆度≤0.002mm；
16、磁粉探伤：交流磁粉探伤机探伤，探伤无裂痕，开裂，退磁＜0.0005T；
17、研抛鼓形：凸度超精研机研抛鼓形，鼓形加工机床以3MZ6120超精机为基础进行改造，设计制造滚轮鼓形的专用导辊，导辊直径由φ90mm加大到φ180mm，导辊材料由GCr15改用Cr12MoV，导辊可加工不同凸度量的工件鼓形，便于多品种的生产，同时也便于管理，保证产品质量。过滤冷却系统改造：在原硅藻土过滤下增加磁性分离器过滤，冷却液选用80％煤油加上20％机油。滚轮外径尺寸φ20-0.027 -0.005mm，外圆面粗糙度≤Rz0.6μm，外圆尺寸差≤0.003mm，外圆圆柱度≤0.002mm，两端面对外径垂直度≤0.02mm，鼓形对称性≤1mm，圆度≤0.0008mm。
滚轮外圆面凸度大小及形状：
鼓形控制宽度：6.5mm 凸度量：0.000-0.002mm
鼓形控制宽度：14mm 凸度量：0.003-0.008mm
Claims (1)
1、一种鼓形滚轮的加工方法，其特征是采用以下加工方法：
(1)、冷拉圆钢加工成毛坯粗车成形；
(2)、平面磨床磨两端面：两端面粗糙度≤Rz10μm，两端面平行度≤0.03mm，外圆面对端面垂直度≤0.06mm；
(3)、无心磨床粗磨外径：外圆面粗糙度≤Rz8μm，外圆面对端面垂直度≤0.05mm，外圆面圆度≤0.015mm，圆柱度≤0.015mm；
(4)、倒内外角：两端倒角，粗糙度≤Ra3.2μm；
(5)、热处理；
(6)、无心磨床粗磨外圆表面：外圆面粗糙度≤Rz4μm，外圆面圆度≤0.01mm，圆柱度≤0.01mm；
(7)、双端面磨床粗磨两端面：两端面粗糙度≤Rz8μm，两端面平行度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.035mm；
(8)、无心磨床半精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz3.2μm，外圆面圆柱度≤0.005，圆度≤0.005mm，外圆面对端面垂直度≤0.03mm；
(9)、电子磨粗磨内孔：内孔对外圆面同轴度≤φ0.04mm，内孔粗糙度≤Rz10μm，内孔圆柱度≤0.01mm；
(10)、无心磨床半精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.025mm，外圆面圆柱度≤0.004mm，圆度≤0.003mm；
(11)、双端面磨床粗磨两端面：两端面粗糙度≤Ra0.8μm，两端面平行度≤0.003mm，外圆面对端面垂直度≤0.02mm；
(12)、无心磨床精磨外圆：外圆面粗糙度≤Rz2.5μm，外圆面对端面垂直度≤0.015mm，外圆面圆柱度≤0.002mm，圆度≤0.0015mm；
(13)、数控轴承磨精磨内孔，内外表面同轴度≤φ0.02mm，内孔粗糙度≤RZ1.6μm，内孔圆柱度≤0.0035mm；
(14)、研抛外圆，外圆面粗糙度≤Rz1.6μm；
(15)、无心磨床精磨外圆，外圆面粗糙度≤Rz1μm，外圆面直线度≤0.002mm，圆度≤0.002mm；
(16)磁粉探伤：探伤无裂痕，开裂，退磁＜0.0005T；
(17)、研抛鼓形：外圆尺寸差≤0.003mm，外圆圆柱度≤0.002mm，两端面对外径垂直度≤0.02mm，滚轮表面中心与测量点凸度量在0.004-0.008mm之间，形状全凸形两边对称，鼓形对称性≤1mm；粗糙度≤Rz0.6μm；圆度≤0.0008mm。
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