加工薄壁套工艺

1. 内孔尺寸公差等级IT7，加工方法车、镗、铰、磨；

2.内孔圆度、圆柱度公差等级IT6，加工方法车、镗、铰、磨； 3.内孔粗糙度0.8，加工方法车、镗、铰、磨； 4.内孔同轴度0.03，公差等级IT9，加工方法车； 5.两端面尺寸公差等级IT7，加工方法车、磨； 6.两端面平行度公差等级IT5，加工方法磨； 7.两端面圆跳动公差等级IT7，加工方法车、磨； 8.两端面粗糙度0.8，加工方法车、磨；

9.外形尺寸、公差、形位公差及粗糙度由数控车保证。

加工工艺：棒料车外圆、一端面、钻孔、铰孔、倒角、割断、车另一端面、倒角－－上数控车车外形到尺寸（采用可胀心轴，内孔及首先车加工的一侧端面定位）－－热处理－－以首先车加工的一侧端面为基准磨一侧端面、以磨过的一侧端面为基准磨另一侧端面－－磨内孔。

薄壁套类零件的加工分析及应用

2008-12-17 来源： 阅读： 252次

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套类零件是用来支承旋转轴及轴上零件或用来导向的,该类零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求是内孔及外圆的尺寸以及圆度要求;内外圆之间的同轴度要求;孔轴线与端面的垂直度要求。薄壁套类零件壁厚很薄,径向刚度很弱,在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响,极易变形,导致以上各项技术要求难以保证。针对这些问题,本文对薄壁套类零件加工过程中装夹方法、切削用量、刀具几何角度等做了初步的探讨。

1.薄壁套类零件的加工分析

(1)工件装夹方法薄壁类零件在加工过程中如果采用普通装夹方法,会因为产生很大的变形而无法保证加工精度。如图1所示。

图1 套筒夹紧变形误差

故薄壁类零件的装夹,一般应增大工件的支承面和夹压面积,或增加夹压点使之受力均匀,并减小夹压应力和接触应力,必要时可增设辅助支承,以增强工件的刚性。具体措施如下:

①采用工艺夹头装夹车削时在坯料上预留一定的夹持长度,在工件完成内孔、外圆及端面的加工后切掉。这样不但防止了工件产生太大变形,而且保证了内孔、外圆及端面间的位置精度。但这种方法在应用中有

局限性而且会造成材料的浪费。

②增加夹压点或夹压面积通过增加夹压点或夹压面积减小零件的变形或使变形均匀化。如:采用专用卡爪或开口过渡环装夹;采用液性塑料自定心夹头或弹簧夹头装夹;采用传力衬垫装夹等。

③变径向夹紧为轴向夹紧使夹紧力作用在刚度较大的轴向,避免了径向发生大的变形。

(2)切削用量的选择为减少工件振动和变形,应使工件所受切削力和切削热较小。在切削过程中产生的切削力可以分解为三个分力:主切削力Fz、进给抗力Fx、吃刀抗力Fy。切削力的经验公式为:

其中吃刀抗力Fy作用在机床和工件刚度最差的方向上,容易引起切削振动和工件的弯曲变形,影响加工精度和工件表面质量。

切削热计算公式为:

从以上两式中可以看出,切削用量应该选较小值,但考虑到生产率及加工塑性材料时避开积屑瘤的影响等,一般背吃刀量和进给量取较小值,而切削速度取较大值。从式(2)中可以看出切削速度增大后产生的热量会增多,但同时工件与刀具的相对运动速度也提高,使热量来不及传到工件上而大部分被切屑带走,因此,对加工的影响并不会增大。

(3)刀具角度的选择加工薄壁类工件的刀具刃口要锋利,一般采用较大的前角和主偏角,但是不能太大,否则会因刀头体积的减小而引起强度、刚度下降,散热性能变差,最终影响加工精度。刀具角度的取值与工件的形状、材质以及刀具自身的材料有关。

2.实例

加工如图2所示的薄壁套,除了图中所示的要求外,内外圆还有0.02mm的同轴度公差。

(1)夹具设计加工可以先加工内孔和一个端面,此时留较大的余量,采用开口过渡环装夹;在最后一道工序中采用如图3所示的夹具装夹加工外圆。该夹具的核心元件是弹性套5,在心轴1上装有一对锥套2和6,拧动螺母8使其向右移动时,锥套给弹性套一个径向力,将工件4胀紧,反方向拧动时工件松开。其中定位销3和7是防止弹性套与锥套以及锥套与心轴之间的相对转动。该夹具使夹紧力均匀作用在工件的内表面上,不但减小了工件因变形而引起的加工误差,而且因为消除了径向间隙而提高了定位精度,能够很好地保证内外圆的同轴度要求。

图2 薄壁套

1.心轴 2、6.锥套 3、7.定位销 4.工件 5.弹性套 8.螺母

图3 弹性心轴

(2)刀具几何参数的选择如图4所示。

图4 刀具几何参数

(3)精车切削用量的选择见附表。

薄壁套内孔磨削加工技术

图1

1.夹具体 2、3.阶台式套中套 4.压紧圈 5.工件

图2

图3

图4

1.夹具体 2.3-M8螺钉 3.快换式套中套 4.刀具

1.夹具体 2.3-M8螺钉 3.刀具 4.导向定位杆

图5

薄壁套内孔磨削是一大难点（见图1），这是由于薄壁套在半径方向的刚性很差，若用三爪卡盘装夹，极易造成与卡爪接触处产生弹性变形，待孔磨好后，松开卡爪，弹性恢复，孔径尺寸无法达标。

为此，笔者在生产实践中制作了一种以夹具体为主体的可定位多用磨孔夹具，使薄壁套及有关刀具内孔的磨削精度得以保证。

1 套中套轴向定位压紧夹具

图2所示，该夹具主要是由夹具体1，阶台式套中套2、3，压紧圈4等组成。

用途及特点 套中套轴向定位压紧夹具适用薄壁套零件的安装和内孔的磨削。通过阶台式套中套2、3对工件起到自动定位，压紧圈4完成轴向压紧。同时阶台式套中套2、3可制作成多组或多种尺寸规格，以适应多种薄壁套零件的定位和磨削。并扩大该夹具的使用范围。

操作方法 将夹具体1放进机床头架锥孔内，并将工件5放入相匹配的阶台式套中套2、3台阶中进行定位，尔后将其一起轻轻推人夹具体1右孔中，并旋紧压紧圈4，便可对薄壁套孔径进行磨削。实践表明，采用该夹具磨削薄壁套，内孔圆度和圆柱度可小于0.005mm。

2 套中套径向定位压紧夹具

图3所示，它是由夹具体1、3-M8螺钉2，快换式套中套3等组成。

适用范围 主要对套式四齿刀具、孔径呈锥体且焊接硬质合金刀片又较长，三爪卡盘难以装夹情说下适用。

快换式套中套3结构 图4所示套中套外径和夹具休1右端孔径滑配，孔径则和刀具4外径滑配，其一端均铣成三格，以便和图3中3-M8螺钉位置重合，从而达到快装快拆的效果。为提高加工精度和扩大加工范围，快换式套中套也可制作多种规格

操作方法 仍将夹具体1放入机床头架锥孔内，再将被磨刀具4刀体放入快换式套中套3孔内的同时，一起推入夹具休1孔中，旋紧3-M8螺钉2即可对锥孔进行磨削。拆卸刀具4时，只须将3-M8螺钉2稍加松开，便可使刀具4连同快换式套中套3快速取下。

3 导向杆定位压紧夹具

图5所示夹具是内夹具体1、3-M8螺钉2、导向定位杆4等组成。

定位杆4结构及特点 导向定位杆的左端直径和夹具体1滑配，而右端可根据被加工刀具孔径情况而定。如是直孔，其导向定位杆4可制作成1:50或1:100的锥杆，若为锥孔，导向定位杆4则制作成略大于锥孔的锥杆这种做法，可在装夹刀具3的过程中，减少导向定位杆4对刀具3的接触面积，便于取出导向定位杆。

操作方法 和图3基本相似，只是在装刀具3时，要先将导向定位杆4右端外径塞入刀具3内孔中，尔后再让导向定位杆4左端外径轻轻推入夹具体1的工艺孔中，待旋紧3-M8螺钉2后，即拔出导向定位杆4，完成装夹过程。

实践论证:以上几种磨孔夹具制作简单，使用方便，并深受操作者的欢迎。

高精度薄壁套的心棒胀套的精密加工

我所在坐标镗主轴修复中，要求恢复主轴头锥面跳动<0.002mm。为此从国外进口一套高精度轴承，验收时发现轴承内圈外圆大了0.12mm，无法装配。我们与外商协商后，利用我所精加工的优势在所内修复。根据外商提供的图样，轴承外圈是一个薄壁套，精度要求高，内、外同轴度≤0.001mm，圆度≤0.0005mm,圆柱度≤0.001mm，尺寸精度ø125.038mm±0.002mm，我们利用现有的设备，采用心棒胀套的原理磨削薄壁套外圆，取得圆满的效果。

如图1轴承内圈外圆同轴度≤将薄壁套套

1.心棒要加工高精度心母体，如图2所余量精磨。在精棒大头直径根据

所示，薄壁套内径ø119.97mm，壁厚只有2.5mm，圆的圆度≤0.0005mm，圆柱度≤0.001mm，内、外0.001mm。为了对薄壁套外圆进行精磨，我们拟定在一高精度的心棒上的加工方案。 的参数选定和制造

这么高精度的薄壁套，这就要求首先能提供一根棒。为此，我们选用了一根40Cr材料的心棒作为示，硬度42～45HRC。经过半精磨时效后，留0.05mm磨过程中，精研中心孔，确保圆度≤0.005mm。心套的内径加上一定的经验量来定，我们定为

ø119.975mm，则此值作为新邦德大头尺寸。心棒通过了精研中心孔，精磨后圆度达到0.0003mm，锥度为200﹕0.008。心棒前端在精磨的同时可磨一些导向锥（1﹕5）。

2.测量心棒和薄壁套配合后的胀量

由于薄壁套存在一定得微量变形量，心棒和薄壁套必须在恒温厂房内同时定温，胀紧时在同等温度下进行。第一步，如图3所示，当套轻巧装在心棒手感到有阻力时，再用一定的力轻压，使套不能在心棒上窜动即可，然后检测薄壁套的外圆尺寸，重复装、检测三次（见附表）。第二步，如图4所示，先把套装在新邦德导向锥位置，然后用适当速度的冲力，将套胀紧，使心棒表面和薄壁套内表面之间的摩擦力大于磨削力。再检查套的外圆尺寸，同样重复装、检测三次（见附表）。

重新装薄壁套外圆尺寸检测表 （单位：mm）

第一次 第二次 Ø125.1586 Ø125.1615 第三次 Ø125.1584 Ø125.1614 平均值 Ø125.1585 Ø125.1614 第一步Ø125.15t1 85 第二步Ø125.16t2 13 平均胀量=t2-t1=0.0029mm

3.确定薄壁套外圆的终磨尺寸

通过套在信榜上的平均胀量，来修正套的最终的磨削尺寸，最终的磨削尺寸为ø125.0409mm(ø125.038mm+0.0029mm)±0.002mm。磨削余量为0.1176mm。此过程非常关键，所以要在恒温的环境力装夹、精磨。

由于心棒带一定的锥度，必须在磨薄壁套时也同样要调整一定的锥度，以确保零件加工后圆柱度在0.001mm以内。

磨削在1000U磨床上进行，分半精磨和精磨，半精磨磨削量为0.0976mm，精磨磨削量为0.02mm。半精磨磨削主要参数：PA80K，纵向进给量0.25mm/min；横向进给量0.0025mm，精磨3～5个回合。

加工完成后对薄壁套进行了检测：薄壁套在心棒上时的外圆尺寸为ø125.0417mm；薄壁套从心棒上取下后的外圆尺寸为ø125.039mm，大道理规定的精度要求。实践证明用心棒胀套的原理磨削外圆，可加工出高精度的零件，它作为一种薄壁套精加工的方法，特别是在精密设备修理行业，效果很好。