CN105215628A - 一种高精度轴座内孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度轴座内孔的加工方法，包括：划线步骤；粗铣外形步骤；粗镗内孔步骤；时效处理去应力步骤；半精铣上、下面、精铣四周步骤；半精镗内孔步骤；时效处理去除加工应力步骤；精镗内孔步骤；粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤；常规的氮化处理步骤；采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤；磨内孔及端面步骤；清理、去毛刺步骤。本方法采用新加工方法，利用零件材料的特性，通过优化、调整工艺切削参数，将零件的氮化处理置于精磨之前，增加电火花线切割，减少精磨余量，降低加工难度，提高加工效率。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种高精度轴座内孔的加工方法。
背景技术
38CrMoAL是一种合金结构钢中的高级氮化钢，有很好的渗氮性能和机械强度。渗氮处理后有高的表面硬度和疲劳强度，无回火脆性，有良好的耐热性（可达500°C）与耐蚀性，用于制造高耐磨性，高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精确的氮化零件。经过气体渗氮处后的表面硬度在950～1150HV（70HRC以上），其零件如图1、2、3所示。
1、通过对轴承座的技术分析，该零件的材料38CrMoAL经渗氮处理后具有高的表面硬度和疲劳强度，零件的内孔φ60H5+0.0130，表面粗糙度Ra0.4μm，圆柱度0.004mm，内孔对端面的垂直度0.005mm。形位公差要求特别高，最终只能通过磨削方法实现。
2、由于零件的材料38CrMoAL为高级氮化钢，常规的氮化处理层厚度为0.3～0.4mm，表面硬度950～1150HV（70HRC以上），经过分析，在零件在氮化前加工完所有的加工要素，只留有微量的磨削余量，以确保形位公差的实现。
按照常规方法制定了工艺流程：划线→粗铣外形→粗镗内孔→时效处理（去应力）→半精铣上、下面；精铣四周→半精镗内孔，铣内孔2mm深油槽→精镗内孔(预留磨削余量0.3mm)→插内孔5mm宽键槽→氮化处理→磨内孔及端面→清理、去毛刺→交验。
通过上述工艺流程及常规的加工方法，将零件加工完后得到结果是：φ60H5+0.0130内孔圆柱度无法满足图纸要求，如图４、5所示（孔的径向剖视图），内孔5mm宽通孔键槽棱边硬度过高，砂轮加工时断续切削，让刀严重，虽然孔的深度只有96mm深，但是随着轴向切深长度变大，让刀越严重，零件内孔键槽棱边锥度越大，孔的其余部分还能满足图纸要求。加工成型孔轮廓示意放大图，详见图4、5。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度轴座内孔的加工方法，用以解决现有技术的加工方法的精度不高的问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种高精度轴座内孔的加工方法，包括：
划线步骤；粗铣外形步骤；粗镗内孔步骤；时效处理去应力步骤；半精铣上、下面、精铣四周步骤；半精镗内孔步骤；
时效处理去除加工应力步骤；精镗内孔步骤；粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤；
常规的氮化处理步骤；
采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤；磨内孔及端面步骤；清理、去毛刺步骤。
进一步地，优选的是，氮化处理步骤中，采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法，渗氮时间55～120h小时，渗氮深度0.40mm，温度520～540℃，以低氮化表层脆性和裂纹。
进一步地，优选的是，高精度轴座的材料为38CrMoAL。
进一步地，优选的是，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.12mm步骤中，
表面粗糙度控制在Ra0.8μm，预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面，清除棱边毛刺，去除表面污物。
进一步地，优选的是，割内孔5mm宽键槽步骤中，利用电火花线切割5mm宽内孔键槽；
其中，该步骤中，选取0.18mm的钼丝作为电极丝，采用水基型碱性乳化液。
进一步地，优选的是，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤中，预留磨削余量选取0.12mm。
进一步地，优选的是，常规的氮化处理步骤后，设有精磨操作步骤，包括：
61）修整砂轮，将端面找平，内孔和端面必须有足够的磨削余量，利用千分表将内孔找正在0.01mm以内；
62）先磨内孔，将内孔加工到尺寸公差的中差时，再修磨端面；63）砂纸抛光内孔，满足零件要求。
进一步地，优选的是，步骤62）中，磨内孔时，在磨削余量减少0.02～0.03mm时，松卡爪，卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的力，以减少装夹而引起的变形。
本方法采用新加工方法，利用零件材料的特性，通过优化、调整工艺切削参数，将零件的氮化处理置于精磨之前，增加电火花线切割，减少精磨余量，降低加工难度，提高加工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图１是欲加工的轴座的结构示意图；
图２是欲加工的轴座的A-A结构示意图
图３是欲加工的轴座的B-B结构示意图
图４是欲加工的轴座的轴座内孔的轴向视图；
图５是欲加工的轴座的轴座内孔的径向视图；
图6是图5中的A部局部放大示意图，其中，1是要加工的线，2是实际加工的线。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本方法采用新加工工艺流程，利用零件材料的特性，通过优化、调整工艺切削参数，将零件的氮化处理置于精磨之前，增加电火花线切割，减少精磨余量，降低加工难度，提高加工效率，达到将本增效，满足零件图纸设计要求。
具体来说，本发明的加工方法如下：
一种高精度轴座内孔的加工方法，包括：
划线步骤；粗铣外形步骤；粗镗内孔步骤；时效处理去应力步骤；半精铣上、下面、精铣四周步骤；半精镗内孔步骤；
时效处理去除加工应力步骤；精镗内孔步骤；粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤；
常规的氮化处理步骤；
采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤；磨内孔及端面步骤；清理、去毛刺步骤。
进一步地，优选的是，氮化处理步骤中，采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法，渗氮时间55～120h小时，渗氮深度0.40mm，温度520～540℃，以低氮化表层脆性和裂纹。
进一步地，优选的是，高精度轴座的材料为38CrMoAL。
进一步地，优选的是，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.12mm步骤中，
表面粗糙度控制在Ra0.8μm，预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面，清除棱边毛刺，去除表面污物。
进一步地，优选的是，割内孔5mm宽键槽步骤中，利用电火花线切割5mm宽内孔键槽；
其中，该步骤中，选取0.18mm的钼丝作为电极丝，采用水基型碱性乳化液。
进一步地，优选的是，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤中，预留磨削余量选取0.12mm。
进一步地，优选的是，常规的氮化处理步骤后，设有精磨操作步骤，包括：
61）修整砂轮，将端面找平，内孔和端面必须有足够的磨削余量，利用千分表将内孔找正在0.01mm以内；
62）先磨内孔，将内孔加工到尺寸公差的中差时，再修磨端面；63）砂纸抛光内孔，满足零件要求。
进一步地，优选的是，步骤62）中，磨内孔时，在磨削余量减少0.02～0.03mm时，松卡爪，卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的，以减少装夹而引起的变形。
也就是说，各个步骤与现有技术相比，其改进的步骤如下：
轴承座零件的材料是38CrMoAL，一种合金结构钢中的高级氮化钢，零件内孔表面渗氮后表面硬度在950～1150HV（70HRC以上），所以必须将去除材料的加工方法必须放在零件氮化工序前。
由此，零件氮化后工序安排不能是去除零件材料余量的较大加工方法，即零件的工艺流程：划线→粗铣外形→粗镗内孔→时效处理（去应力）→半精铣上、下面；精铣四周→半精镗内孔→时效处理（去除加工应力）→精镗内孔→粗磨、半精磨内孔(预留磨削余量0.12mm)→氮化处理→割内孔5mm宽键槽→精磨内孔及端面→清理、去毛刺→交验。
本方法是零件表面氮化工艺的确认，通过对零件几种氮化方法（气体渗氮、离子渗氮、软氮化等方法）的分析和试验，采用气体渗氮方法，具体工艺采用两段式渗氮，为了减少变形，畸变，将渗氮时间必须放宽到55～120h小时，渗氮深度在0.40mm左右。
为了降低氮化表层脆性和裂纹，氮化前必须半精磨内孔及端面，表面粗糙度控制在Ra0.8μm，预氮化表面用碱性清洗剂清洗表面，清除棱边毛刺，去除表面污物。
其中，本方法采用氮化后电火花线切割5mm宽内孔键槽，由于氮化后零件表面硬度在70HRC左右，所以电火线切割时，电极丝的直径不能太粗，我们采用0.18mm的钼丝，采用大流量水基型碱性乳化液，以便急时带走加工时的余热。
其中，氮化后磨削余量的控制及磨削方法：经过验证，氮化前预留余量0.1～0.15mm之间，
单件小批量生产时，如果变形量过大时，预留余量取上线；如果变形量小时，预留余量取下线，
大批量生产时，氮化前预留余量（mm）=变形量（mm）+（0.02～0.03）mm，但是余量不会超过0.15mm上线，负责就必须优化、调整零件氮化的工艺方法。
注意：（0.02～0.03）mm值的采用与最后精磨时磨床的精度有关，磨削加工进刀前必须修整砂轮。
精磨操作步骤：
第一步、精磨前要修整砂轮，将端面找平，内孔和端面必须有足够的磨削余量，将内孔找正在0.01mm以内（利用千分表），最好找正在千分表表针零对零处。
第二步、先磨内孔，将内孔加工到尺寸公差的下线时，最后修磨端面（在磨削时注意松卡爪，减少装夹而引起的变形）。
第三步、抛光内孔，满足零件要求。（注意：不能力量过大，防止零件微动）
本发明的效果：
1、解决了高硬度下，高精度（零件的内孔φ60H5+0.0130，表面粗糙度Ra0.4μm，圆柱度0.004mm，内孔对端面的垂直度0.005mm。）轴承内孔的加工，保证零件的设计要求。
2、氮化工序的合理安排，及优选的氮化工艺，降低了加工难度，减少了磨削余量，提高了加工效率，降低成本。
3、操作方便，易于推广，目前我们不仅在该类轴承座加工孔上广泛应用，还推广到同类型传动孔的加工。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，包括：
划线步骤；粗铣外形步骤；粗镗内孔步骤；时效处理去应力步骤；半精铣上、下面、精铣四周步骤；半精镗内孔步骤；
时效处理去除加工应力步骤；精镗内孔步骤；粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤；
常规的氮化处理步骤；
采用常规的线切割内孔5mm宽键槽步骤；磨内孔及端面步骤；清理、去毛刺步骤。
2.根据权利要求1所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，氮化处理步骤中，采取变形量小不易发生畸变的两段式气体渗氮方法，渗氮时间55～120h小时，渗氮深度0.40mm，温度520～540℃，以低氮化表层脆性和裂纹。
3.根据权利要求1或2所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，高精度轴座的材料为38CrMoAL。
4.根据权利要求1或2所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.12mm步骤中，
表面粗糙度控制在Ra0.8μm，预氮化的表面用碱性清洗剂清洗表面，清除棱边毛刺，去除表面污物。
5.根据权利要求1或2所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，割内孔5mm宽键槽步骤中，利用电火花线切割5mm宽内孔键槽；
其中，该步骤中，选取0.18mm的钼丝作为电极丝，采用水基型碱性乳化液。
6.根据权利要求1或2所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，粗磨、半精磨内孔，并预留磨削余量0.1～0.15mm步骤中，预留磨削余量选取0.12mm。
7.根据权利要求1或2所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，常规的氮化处理步骤后，设有精磨操作步骤，包括：
61）修整砂轮，将端面找平，内孔和端面必须有足够的磨削余量，利用千分表将内孔找正在0.01mm以内；
62）先磨内孔，将内孔加工到尺寸公差的中差时，再修磨端面；63）砂纸抛光内孔，满足零件要求。
8.根据权利要求6所述的高精度轴座内孔的加工方法，其特征在于，步骤62）中，磨内孔时，在磨削余量减少0.02～0.03mm时，松卡爪，卡爪夹紧力稍微大于机床主轴旋转和磨削产生的力，以减少装夹而引起的变形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yuan Huchen Inventor after: Sun Zhihong Inventor after: Zhang Leyi Inventor after: Hui Peng Inventor before: Yuan Huchen |