CN107160114B - 浮动盘的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种国内自主生产的浮动盘的加工方法。包括以下步骤：热处理；去浮动盘A端的端面余量以及内孔余量；去浮动盘B端端面余量以及外圆余量；精车A端面以及外圆，然后车工艺搭子；精车B端端面以及内孔；翻磨两端面；研磨两个端面；以端面为基准磨孔；磨外圆；按图纸划出两端面油槽位置处的排屑槽中心线；采用加工中心铣A端端面油槽，并加工第一定位销孔；利用第一定位销孔定位，数铣B端端面油槽及内孔油槽，并加工第二定位销孔；割排屑槽；精磨两端面；研磨两个端面；利用第一定位销孔、第二定位销孔、工艺搭子定位，配合油楔面磨工具，磨削两端面油楔面；车外圆至最终尺寸，去除工艺搭子；钳工去毛刺。

Description

浮动盘的加工方法
技术领域
本发明涉及滑动轴承领域，特别是涉及一种浮动盘的加工方法。
背景技术
浮动盘(即增压器滑动轴承)从结构上来讲，隶属于轴承类零件，零件材料31CrMoV9，是涡轮增压器关建零部件之一。在整机的运行过程中，浮动盘利用自身的端面油楔面产生油膜，对环形推力轴承和压端轴承起到冷却和润滑的作用。浮动盘的质量，最核心的主要是油楔面的质量，直接影响着增压器效率、燃油消耗、运行的可靠性，甚至会导致烧机等现象。根据加工图纸分析，影响其最大的因素为零件形位公差超差，两端油楔面和内孔油楔面的位置关系。此类产品的传统生产模式，主要是通过国外进口，目前自主生产的经验存在较多的空白，这样严重制约了我国船舶事业的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种国内自主生产的浮动盘的加工方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种浮动盘的加工方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
步骤1，热处理；
步骤2粗车一
三爪夹外圆，去浮动盘A端的端面余量以及内孔余量；
步骤3粗车二
三爪撑内孔，去浮动盘B端端面余量以及外圆余量；
步骤4精车一
三爪撑内孔，精车A端面以及外圆，然后车外圆上的环形槽并清根，外圆上的环形槽作为后续加工端面油楔面用工艺搭子，然后浮动盘A端内孔倒角；
步骤5精车二
三爪夹外圆，精车B端端面以及内孔，以及B端内孔倒角；
步骤6平面磨一
翻磨两端面；
步骤7钳工研磨一
研磨两个端面，保证两端面的形位公差；
步骤8磨内孔
以端面为基准磨孔；
步骤9磨外圆；
步骤10划线
按图纸划出两端面油槽位置处的排屑槽中心线；
步骤11数铣一
采用加工中心铣A端端面油槽，并加工第一定位销孔；
步骤12数铣二
利用第一定位销孔定位，数铣B端端面油槽及内孔油槽，并加工第二定位销孔；
步骤13线切割
割排屑槽；
步骤14平面磨二
精磨两端面；
步骤15钳工研磨二
研磨两个端面，保证两端面的形位公差；
步骤16平面磨三
利用第一定位销孔、第二定位销孔、工艺搭子定位，配合油楔面磨工具，磨削两端面油楔面；
步骤17精车
车外圆至最终尺寸，去除工艺搭子、第一定位销孔、第二定位销孔；
步骤18钳工去毛刺。
进一步地，所述步骤9中，利用锥度芯轴对浮动盘定位。
进一步地，所述步骤12中，利用铣工具对浮动盘定位，所述铣工具包括底座，所述底座设有浮动盘的径向限位槽以及一定位销，所述定位销用于与浮动盘上的第一定位销孔配合，对浮动盘定位，所述底座上还设有若干压板，所述压板通过螺钉与底座连接，用于压紧浮动盘。
进一步地，所述步骤16中，所述油楔面磨工具的定位盘上设有两限位销，所述两限位销用于与浮动盘上的第一定位销孔、第二定位销孔配合，对浮动盘定位。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、步骤4精车时增加外圆尺寸至φ131+0.3+0.15,增加工艺搭子,为做定位销孔提供了保障，后面的工序再去除工艺搭子、第一定位销孔、第二定位销孔。
2、步骤6平面磨和步骤：7钳工研磨，保证两端面的平面度和平行度，为步骤：8磨内孔提供了找正基准，同时保证了内孔和端面的垂直度。
3、步骤9磨外圆至φ131-0.008 -0.02，利用锥度芯轴CTA120-MG043定位，避免了因工装与零件的装配间隙产生的加工偏差，更好地保证外圆和内孔之间的同轴度要求。
4、步骤11数铣，利用高精度的五轴加工中心同时加工一端面的油槽和定位销孔，相互之间的位置度相当好，为步骤12提供了定位基准。
5、步骤12零件翻面，数铣另一端面油槽及内孔油槽和油楔面：利用第一定位销孔定位，配合铣工具，保证两端面油槽和内孔油槽及油楔面之间的形位公差。
6、步骤：16平面磨：利用两端面的销孔定位，配合油楔面磨工具，磨削两端面上油楔面。这样一来，无论是步骤11和步骤12，还是步骤16，均是通过销孔定位，加工基准全部统一，从而使端面油槽、端面油楔、内孔油槽和油楔相互之间的形位公差得到保证。
附图说明
图1为本发明步骤2的示意图；
图2为本发明步骤3的示意图；
图3为本发明步骤4的示意图；
图4为本发明步骤5的示意图；
图5为本发明步骤11的示意图；
图6为本发明步骤12的示意图；
图7为锥度芯轴的结构示意图；
图8为铣工具的结构示意图；
图9为磨工具的结构示意图；
图10为图9的俯视示意图；
图11为浮动盘成品的结构示意图；
附图标记
图8中，1为底座，2为压板，3为内六角螺钉M4×12，4为菱形销；
图9、图10中，1为手柄，2为平衡块，3为压板，4为内六角螺钉M4×12，5为分度盘，6为内六角螺钉M16×25，7为插销，8为手柄2，9为定位盘，10为保护罩，11为芯轴，12为底座，13为销A8×30，14为轴承，15为螺钉M8×25，16为螺钉M8×25，17为定位销；
图11中，1为排屑槽，2为端面油槽，3为内孔油槽，4为端面油楔面，5为内孔油楔面。
具体实施方式
一种浮动盘的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，热处理
将浮动盘毛坯调整处理至硬度为HRC35-42；
步骤2粗车
去浮动盘A端面余量以及内孔余量；
具体加工方法：三爪夹外圆，找圆后光出端面，按附图粗车内孔，然后锐边倒钝；
步骤3粗车
去浮动盘另一端端面余量以及外圆余量；
具体加工方法：三爪撑内孔，找圆后内孔跳动不大于0.05，按附图粗车，然后锐边倒钝；
步骤4精车
三爪撑内孔，端面靠平，找圆外圆跳动不大于0.05，精车A端面，以及精车外圆尺寸至φ131+0.3 +0.15，车外圆上的环形槽并清根，作为后续加工用工艺搭子，浮动盘A端内孔倒角，然后锐边倒钝；
步骤5精车
三爪夹外圆，端面靠平，找圆外圆跳动不大于0.015，找正A端面跳动不大于0.015，精车另一端端面以及内孔，以及另一端倒角。
步骤6平面磨：加工端面基准
具体加工方法：翻磨两端面至总厚10.08+0.02 0，靠上差加工，保证形位公差要求(两端余量均分)。
步骤7钳工研磨：尽可能好的保证端面基准的形位公差
具体加工方法：推研两个端面保证图纸要求的平面度和平行度，推研后零件表面清理清洗干净，注意：避免总厚度尺寸10.08+0.02 0超差，防止周转过程碰伤和划伤。
步骤8磨内孔：以端面为基准磨孔，保证端面与孔的垂直度不大于0.01
具体加工方法：找圆内孔跳动不大于0.03，端面跳动不大于0.005，按尺寸磨内孔，保证垂直度0.01，表面粗糙度Ra0.4。
步骤9磨外圆至φ131-0.008 -0.02：利用锥度芯轴以已磨孔为基准磨外圆，保证外圆和孔的同轴度不大于0.01
具体加工方法：上锥度芯轴，复校外圆和端面跳动不大于0.01，将外圆磨至保证与内孔同轴度不大于0.01。
步骤10划线
按图纸划出端面油槽位置处12条R0.2的排屑槽中心线(每端面各6条排屑槽)。
步骤11数铣：找正已磨内孔和端面，高精度加工中心铣端面油槽，并同时加工第一定位销孔，6条油槽与销孔一次装夹完成加工。
步骤12零件翻面，数铣另一端面油槽及内孔油槽和油楔面，并加工第二定位销孔：利用第一定位销孔定位，配合铣工具，保证两端面油槽和内孔油槽及油楔面之间的形位公差。
所述铣工具包括底座，所述底座设有浮动盘的径向限位槽以及一定位销，所述定位销用于与浮动盘上的第一定位销孔配合，对浮动盘定位，所述底座上还设有若干压板，所述压板通过螺钉与底座连接，用于压紧浮动盘。
具体加工方法：上工装，找正，按图铣；注意：两端面上油槽互为20°夹角。
步骤13线切割：割排屑槽
找正划线，割12条R0.2的排屑槽深0.18(每端面各6条排屑槽，注意不要损伤零件)。
步骤14平面磨：精磨两端面
具体加工方法：翻磨两端面至总厚10±0.007，靠上差加工，保证形位公差要求
步骤15钳工：研磨两端面，进一步提高两端面的形位公差；
步骤16平面磨：利用两端面的销孔定位，配合油楔面磨工具，磨削端面油楔面；定位基准一致，此处的油槽和后面的油楔面加工装夹基准都是利用销孔定位，保证两端面油槽和内孔油槽及油楔面之间的形位公差。
所述油楔面磨工具可采用本公司之前申请授权的增压器滑动轴承的专用磨床夹具，专利申请号为：201510251558.1。
本实施例中，所述油楔面磨工具的定位盘上设有两限位销，所述两限位销用于与浮动盘上的第一定位销孔、第二定位销孔配合，对浮动盘定位。
步骤17精车：车外圆至φ125±0.05，去除工艺搭子、第一定位销孔、第二定位销孔；
步骤18钳工；
步骤19探伤：按图要求进行表面无损探伤；
步骤20表面处理：整体覆盖气相沉积耐磨涂层(DLC)，涂层厚度＜0.002mm；
步骤21检验：按图纸要求进行尺寸与形位公差的检查；
步骤30退磁：零件进行退磁处理。
零件内孔尺寸和跳动控制手段
在典型套类零件的加工方法基础上，进行内孔加工方法研究，考虑加工中的变形风险和装夹方式，可采用车床粗车留少量磨削余量，最后在内孔磨床上精加工的工艺方法。粗车去掉绝大部分材料后，能有效降低精加工时的刀具磨损和切削区温度，从而更易保证各项尺寸精度和跳动要求，同时粗车减少了精加工时被去除材料的量，也意味着降低了精加工时的应力变形风险。
内孔的磨削在一次装夹中完成，其统一的加工基准和一致的走刀轨迹，能最大限度的保证被加工位置的各项跳动和尺寸的一致性，是最优加工方案。
为方便质量控制和进度掌握，选用公司内现有内孔磨床M 2110C进行加工，机床精度等级能达到IT5级，表面粗糙度能达到Ra0.4，基本能满足零件的加工。
零件轴向尺寸和端面跳动控制手段
为确保尺寸和跳动能达到技术要求，使用精密平面磨加工，加工时以与轴贴合的定位面为加工基准，小余量磨削推力面，直接保证其平行度和尺寸精度，避免基准转换和间接测量等误差影响。为了更好的保证平面度和平行度要求，后续额外增加了推研工序。并且在工序的安排上，我们对端面分了粗精磨，在加工有可能对端面产生影响的内容后，重新进行磨削后推研，这样，避免了加工过程中的变形对端面尺寸和跳动的影响。
首选设备为厂内精密平面磨床MM7132A，其高度行程能达到400，加工精度IT5级，表面粗糙度不大于Ra0.4，配有电磁铁工作台，是加工该工序的理想设备。
零件端面油楔的控制手段
浮动盘端面油楔的加工，我们利用818SP的专用磨床，并且根据零件的设计需求我们可以采用专用的装夹定位工装，以确保两端面上的油楔的相对角度关系达到设计要求和使用需要。工装的设计原理主要是通过外圆定位，并配合棱形销进行径向定位，从而保证每次装夹零件的位置固定不变，这样才能保证磨削两端面油楔时相互之间的角度关系。在磨削油楔面的加工过程中，我们根据油槽的位置关系来确定砂轮的最大直径，避免砂轮将油槽过切。
零件各项特性检验方法
在加工中使用带有合格证的量具进行相关尺寸检验，对于各项跳动要求在0.05及以下的特性，在加工中使用带有合格证的千分表测量检查，比如外径千分尺、内径千分尺等；对于各项跳动要求在0.05以上的特性，允许使用百分尺进行检测，比如游标卡尺、深度尺等。所有加工零件工序完成后，要求首先进行自检，再交由质保部进行完工检。质保部检查要求尽量避开环境和状态影响，对各项尺寸测量使用带有合格证的量具。我公司内现有三坐标检查设备，用于检查型线轮廓、微小尺寸以及各项形位公差值，设备完好，检查精度能达到0.0001，是质量控制的硬件设施。
如存在加工时无法直接使用量具测量的尺寸，考虑使用间接测量和制造专用测具进行加工中检查，在零件完成加工后再使用三坐标检查该尺寸，确保产品质量满足设计要求。比如浮动盘的内孔油楔、端面油楔的升程等。
预计效果
通过本项目的研究，完成制造浮动盘必要的工艺方法研究。最终形成工艺文件帮助完成该零件制造，达到设计技术要求。
1)、掌握该零件材料最终机械性能，提前预对对氮化处理发生的变形等问题，满足设计要求的硬度和耐磨性
2)、达到图纸技术要求的径向尺寸及跳动等特性
3)、达到图纸技术要求的轴向尺寸及端面跳动等特性
4)、设计所要求的所有关重特性能实现全检和复检
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种浮动盘的加工方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
步骤1，热处理；
步骤2粗车一
三爪夹外圆，去浮动盘A端的端面余量以及内孔余量；
步骤3粗车二
三爪撑内孔，去浮动盘B端端面余量以及外圆余量；
步骤4精车一
三爪撑内孔，精车A端面以及外圆，然后车外圆上的环形槽并清根，外圆上的环形槽作为后续加工端面油楔面用工艺搭子，然后浮动盘A端内孔倒角；
步骤5精车二
三爪夹外圆，精车B端端面以及内孔，以及B端内孔倒角；
步骤6平面磨一
翻磨两端面；
步骤7钳工研磨一
研磨两个端面，保证两端面的形位公差；
步骤8磨内孔
以端面为基准磨孔；
步骤9磨外圆；
步骤10划线
按图纸划出两端面油槽位置处的排屑槽中心线；
步骤11数铣一
采用加工中心铣A端端面油槽，并加工第一定位销孔；
步骤12数铣二
利用第一定位销孔定位，数铣B端端面油槽及内孔油槽，并加工第二定位销孔；
步骤13线切割
割排屑槽；
步骤14平面磨二
精磨两端面；
步骤15钳工研磨二
研磨两个端面，保证两端面的形位公差；
步骤16平面磨三
利用第一定位销孔、第二定位销孔、工艺搭子定位，配合油楔面磨工具，磨削两端面油楔面；
步骤17精车
车外圆至最终尺寸，去除工艺搭子、第一定位销孔、第二定位销孔；
步骤18钳工去毛刺。
2.根据权利要求1所述的浮动盘的加工方法，其特征在于，所述步骤9中，利用锥度芯轴对浮动盘定位。
3.根据权利要求1所述的浮动盘的加工方法，其特征在于，所述步骤12中，利用铣工具对浮动盘定位，所述铣工具包括底座，所述底座设有浮动盘的径向限位槽以及一定位销，所述定位销用于与浮动盘上的第一定位销孔配合，对浮动盘定位，所述底座上还设有若干压板，所述压板通过螺钉与底座连接，用于压紧浮动盘。
4.根据权利要求1所述的浮动盘的加工方法，其特征在于，所述步骤16中，所述油楔面磨工具的定位盘上设有两限位销，所述两限位销用于与浮动盘上的第一定位销孔、第二定位销孔配合，对浮动盘定位。
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