薄壁套零件的外圓加工方法
2021-4-21 來(lái)源：青海重型機(jī)械制造有限公司機(jī)械加工分廠 作者： 劉學(xué)元 馮 嬌
摘要 : 通過(guò)在薄壁套內(nèi)孔填充鋸末并注水膨脹的 創(chuàng)新方法來(lái)提高工藝剛性，解決了車削和磨削外圓時(shí)的 振動(dòng)難題，為薄壁零件的外圓加工走出了一條新路。 薄壁套是機(jī)械加工中常遇到的難加工零件，我公司 通常采用車削和磨削兩種方法，均未達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣要求。 為解決工藝難題，通過(guò)在薄壁套內(nèi)孔填充鋸末并注水膨 脹的創(chuàng)新方法，提高了薄壁套的工藝剛性和加工精度， 可滿足圖樣技術(shù)要求。
1. 薄壁套結(jié)構(gòu)和精度要求
加工如圖 1 所示兩種尺寸的薄壁套零件，材料為 27SiMn 鋼。
圖 1 薄壁套結(jié)構(gòu)和尺寸
2. 薄壁套加工工藝
工件一的加工工藝路線為 : 下料→粗車→半精車→萬(wàn)能磨→精 車→終檢。工件二的加工工藝路線為 : 下 料→調(diào)質(zhì)粗車→半精車→終檢。 工件的加工特點(diǎn)為 : 1）工件表面的加工分為粗、半精和 精加工，加工時(shí)采用試切法以內(nèi)孔、外 圓互為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工。最后以內(nèi) 孔為基準(zhǔn)加工外圓，達(dá)到圖樣技術(shù)要求。 2）加工外圓采用工藝心軸，結(jié)構(gòu)如 圖 2 所示。
3. 操作方法
具體加工操作方法如下。 1）調(diào)整機(jī)床精度達(dá)到工藝要求。 2）工件一加工過(guò)程 : 首先將工件內(nèi) 孔加工至尺寸要求，外圓按壁厚適當(dāng)留 量 ; 然后將心軸穿入孔內(nèi)，填滿鋸末壓實(shí)， 找正注水后，待鋸末膨脹，精車外圓至 圖樣尺寸要求，如圖 3 所示。 3）工件二加工過(guò)程 : 將工件一端 車成止口，止口與法蘭盤(pán)配合間隙過(guò)盈 0.008~0.012mm，在工件卡頭部位內(nèi) 孔、外圓處分別切 4mm×2mm 卸荷槽， 卸下工件，裝上法蘭盤(pán) 7，使工件卡頭部位成為實(shí)體狀態(tài)。工件裝夾如圖 4 所示，將內(nèi)孔車至尺 寸要求，外圓按壁厚適當(dāng)留量，將心軸桿裝入孔內(nèi)擰緊， 填滿鋸末壓實(shí)注水，待鋸末膨脹后，精車外圓至尺寸要求。 產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 1。
圖 2 工藝心軸
1－注水口堵頭 2 －心軸體 3、7－法蘭盤(pán) 4、6 －密封圈 5 －工件 8 －墊圈 9 －球墊圈 10 －螺母 11－出水口堵頭
圖 3 工件一加工示意
圖 4 工件二裝夾示意
4. 填加鋸末注水膨脹法的定性分析
工藝試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果證明，填加鋸末注水膨脹法所加 工的薄壁零件完全能滿足設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)要求，證明此 方法可行。填加鋸末法是根據(jù)鋸末吸水后膨脹的原理， 使零件內(nèi)孔與外圓成為一體，從而減小零件在加工過(guò)程 中的變形。鋸末洗濕后膨脹率參照木材膨脹率來(lái)類推， 其纖維達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)膨脹率最大，如圖 5 所示。
由圖 5 可知，木材體積膨脹率最大， 鋸末膨脹率近似于木材體積膨脹率。利 用鋸末吸濕后膨脹這一原理，在零件加 工中起到了良好的效果。
圖 5 木材含水膨脹率
1－順紋 2 －徑向 3 －弦向 4 －體積膨脹
鋸末裝入零件孔內(nèi)壓實(shí)注水后，鋸 末膨脹受零件及心軸的約束，由于膨脹 力作用在零件內(nèi)壁上，形成兩個(gè)分力， 即軸向力和徑向力，在這兩個(gè)力的作用 下，零件基本成實(shí)體狀態(tài)。徑向力在車 削加工過(guò)程中可以減小 Py 力的作用，軸 向力可以減小車削過(guò)程中 Px 力的作用。 另一方面，注水明顯降低了切削熱對(duì)工 件變形的影響。薄壁套外圓加工完畢后， 應(yīng)打開(kāi)注水口，卸載內(nèi)孔壓力后，再拆卸 工件，清洗薄壁套內(nèi)孔，鋸末曬干后可 以重復(fù)使用。
5. 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)薄壁套孔內(nèi)裝入鋸末壓實(shí)注 水的工藝試驗(yàn)，為薄壁套的加工探索出 一種切實(shí)可行的加工工藝方法。填鋸末 注水膨脹法對(duì)于單件小批量生產(chǎn)尤其經(jīng) 濟(jì)實(shí)用。
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