CN1915592A - 一种用于轴类零件的高效超声波光整设备及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类零件表面进行光亮整理的高效超声波光整加工设备及加工方法。在被加工工件(2)的两个端面上制作有中心孔，后端的中心孔由车床尾座的顶尖(6)顶紧，前端的中心孔用安装在车床主轴孔内的顶尖(7)顶紧，被加工工件固定加紧在车床的卡盘爪(1)上；其特征在于：一台每分钟产生20－30万Hz高频率的超声波发生仪(3)和与之相联接的磨头(5)组成的高效超声波表面光整设备，安装在车床的车刀架(4)上。由于加工时不切削金属，一次完成，加工效率大大提高。
Description
技术领域：
本发明涉及机械制造金属冷加工行业、轴类零件表面光整加工技术领域，特别是一种轴类零件表面进行光亮整理的高效超声波光整加工设备及加工方法。
背景技术：
目前，国内轴类零件表面光整加工的常用技术及各自存在的缺陷是：
1、磨削：在外圆磨床上，工件回转，利用金刚砂轮的磨粒高速回转及径向微量切入切削金属的一种加工方法。表面粗糙度能达到Ra1.6μm-Ra0.8μm，但效率低，磨削能力有限，大型轴类零件或结构复杂的零件，磨床超限。
2、抛光：在车床上，工件回转，利用弹性抛光轮或软体物对零件表面加工的一种方法。加工能力不受限制。但效率低，表面粗糙度仅能达到Ra3.2μm-Ra1.6μm，形位公差大。
3、砂带磨削：在车床上，加工灵活方便，工作效率低，对零件表面几何精度提高效果不明显，形位公差受车床影响较大，若车床加工误差大，则磨削误差大，反之则小；表面粗糙度仅能能达到Ra1.6μm。
上述传统的表面光整技术有很大的局限性，且加工精度不是很高，造成产品的装配精度低，在同等条件下，零件的表面几何精度越高，零件的安装精度越准确，产品的实用性越好，寿命越长。反之，零件的表面几何精度越低，则零件的安装精度差，产品在使用过程中会出现不合理的磨损，剥蚀，融化粘接，表面材料转移或因加工应力造成的疲劳断裂源等等形式的失效，严重影响产品的使用性能，缩短使用寿命。
发明内容：
为了克服现有轴类零件表面光整加工技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于轴类零件表面进行光亮整理的高效超声波光整加工设备及加工方法，本发明较前述加工方法更简单、加工精度高、效率高。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
该用于轴类零件的高效超声波光整加工设备，在被加工工件的两个端面上制作有中心孔，后端的中心孔由车床尾座的顶尖顶紧，前端的中心孔用安装在车床主轴孔内的顶尖顶紧，被加工工件固定加紧在车床的卡盘爪上；一台每分钟产生20-30万Hz高频率的超声波发生仪和与之相联接的磨头组成的高效超声波表面光整设备安装在车床的车刀架上。
该用于轴类零件的高效超声波光整设备的加工方法，其工序流程如下：
(1)、先将工件找正，装卡固定于车床上，然后按图纸要求将工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性达到车床所能达到的范围。
(2)、精修工件两端的中心孔。
(3)、连接高效超声波光整设备。将高效超声波光整设备的磨头象安装车刀一样装卡于车刀架上，并与超声波发生仪及冷却润滑液相连接。
(4)、根据零件加工表面的图纸要求，选择合理的加工参数。
(5)、对刀后进行高效光整磨削，一次完成。磨头对高速回转的工件表面作高频短促的往复振动运动，以预定的冲击力敲击被加工工件的表面。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下积极效果和优越性：
1、改变了零件表面层的性能。零件加工后表面得到强化，强度极限和屈服极限增大、表面硬度提高，表面硬度可在原来的基础上提高20％。
2表面粗糙度降低，可在加工前表面粗糙度基础上提高3-4个等级，由原来的Ra3.2μm-Ra1.6μm，降低为Ra0.2μm。
3、零件表面的加工精度提高。能得到极高的几何精度和尺寸精度。
4、由于零件表面的加工精度提高，零件的安装精度就越准确，因而零件的使用性能——抗疲劳强度，耐磨性和耐腐蚀性等都得到显著的改善，产品的实用性就越好，寿命越长。
5、由于加工时不切削金属，一次完成，加工效率大大提高。加工效率是传统加工方法的5-10倍。
6、该加工方法较前加工方法更加灵活方便，简单有效。
7、应用范围广，不受零件尺寸大小及结构特殊性的限制。
8、设备成本低。
附图说明：
图1是该高效超声波光整设备的结构示意图：
图中；1-车床；2-被加工工件；3-超声波发生仪；4-车刀架；5-磨头；6-尾座顶尖；7-主轴顶尖。
具体实施方式：
如图1所示：由一台每分钟产生20-30万Hz高频率的超声波发生仪(3)和与之相联接的磨头(5)组成的高效超声波表面光整设备，安装在普通车床(1)的车刀架(4)上，并与冷却润滑液相连接，在被加工工件(2)的两个端面制作有中心孔，后端的由车床尾座的顶尖(6)顶紧，前端用安装在车床主轴内的顶尖(7)顶紧，被加工工件(2)固定加紧在车床(1)的卡盘爪上，利用超声波震动冷压加工原理，磨头对高速回转的工件表面作高频短促的往复振动运动，以一定的冲击力敲击被加工工件的表面。其冷压加工是充分利用金属的塑性，使被加工零件表面层金属在超声波外力的作用下产生细微的塑性残余变形，晶粒变细并沿着变形最大的方向延伸成纤维状，在零件表面层内形成有利的残余应力分布。
利用高效超声波光整设备在C61160车床加工提升机主轴的工艺过程如下：
1、将被加工工件用车床主轴孔内的顶尖和车床尾座的顶尖顶紧，经找正后固定加紧在C61160车床的卡盘爪上，然后按图纸要求将工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性达到车床所能达到的范围，表面粗糙度5.9-6.3μm，表面硬度HB＝178，轴向跳动0.02mm，几何尺寸在图纸要求范围内。
2、精修工件两端的中心孔。
3、连接高效超声波光整设备。将高效超声波光整设备的磨头象安装车刀一样装卡于车刀架上，并与超声波发生仪及冷却润滑液相连接。
4、根据零件加工表面的图纸要求，提升机主轴加工时选用的加工参数为：磨头球直径10mm，超声波频率300000Hz，工件转速54r/mim，走刀量1mm。
5、对刀后进行高效光整磨削，一次完成对被加工工件的加工。磨头对高速回转的工件表面作高频短促的往复振动运动，以预定的冲击力敲击被加工工件的表面。
主轴加工后测量的数据如下；
表面粗糙度0.18μm，表面硬度HB≥223，轴向跳动0.01mm，几何尺寸在图纸要求范围内，形位公差等级高。
该高效超声波光整设备在C61160车床上加工提升机主轴需用时间1.5-2小时；而在普通外圆磨床M1380上磨削加工该零件需用时间12小时。
Claims (2)
1、一种用于轴类零件的高效超声波光整设备，在被加工工件(2)的两个端面上制作有中心孔，后端的中心孔由车床尾座的顶尖(6)顶紧，前端的中心孔用安装在车床主轴孔内的顶尖(7)顶紧，被加工工件固定加紧在车床的卡盘爪(1)上；其特征在于：一台每分钟产生20-30万Hz高频率的超声波发生仪(3)和与之相联接的磨头(5)组成的高效超声波表面光整设备，安装在车床的车刀架(4)上。
2、如权利要求1所述用于轴类零件的高效超声波光整设备的加工方法，其特征在于：其工序流程如下：
(1)、先将工件找正，装卡固定于车床上，然后按图纸要求将工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性达到车床所能达到的范围。
(2)、精修工件两端的中心孔。
(3)、连接高效超声波光整设备。将高效超声波光整设备的磨头象安装车刀一样装卡于车刀架上，并与超声波发生仪及冷却润滑液相连接。
(4)、根据零件加工表面的尺寸要求，选择合理的加工参数。
(5)、对刀后进行高效光整磨削，一次完成。磨头对高速回转的工件表面作高频短促的往复振动运动，以预定的冲击力敲击被加工工件的表面。
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| CN 200610017800 CN1915592A (zh) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | 一种用于轴类零件的高效超声波光整设备及加工方法 |
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| CN 200610017800 CN1915592A (zh) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | 一种用于轴类零件的高效超声波光整设备及加工方法 |
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2006
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