CN115635247A

CN115635247A - 一种高精高温合金细长轴加工方法

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Publication number: CN115635247A
Application number: CN202211190379.8A
Authority: CN
Inventors: 王作鹏; 王春雷; 朱光照; 杨剑博; 杜晨; 孙佳琦; 何宇; 张中石
Original assignee: AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Harbin Dongan Engine Co Ltd
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本发明公开了一种高精高温合金细长轴加工方法。包括下述步骤：a.调整数控车床的尾顶和中心架中心与待加工细长轴主轴回转中心重合；b.在待加工细长轴端面打出顶尖孔，并用尾顶尖顶住顶尖孔车待加工细长轴外径；c.调转待加工细长轴后，重复步骤b；d.对待加工细长轴两端磨外径；e.对步骤d中已磨过外径的待加工细长轴两端面的顶尖孔进行修磨；f.车削，初步去除待加工细长轴余量；g.将待加工细长轴经过步骤d磨过外径的其中一端夹住并找正，找正后用尾顶尖顶住另一端；再采用通用车削方式二次去余量；之后精车完成轴颈加工。本发明解决了高精细长轴加工工艺过程复杂导致的效率过低以及对工人技能要求过高导致的工艺过程不稳定的技术难题。

Description

一种高精高温合金细长轴加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种高精高温合金细长轴加工方法。

背景技术

一直以来，细长轴类零件的加工都是机械加工领域的难题，特别是长径比大于30倍以上的细长轴类，难度更高。而该细长拉杆长度为682mm,外径最小部位直径为12.3，长径比达到了55倍径，而且材料是难加工材料GH4169，加工精度极高，最精部位对顶尖孔跳动在0.013之内，精度及其难以保证(见图1、2)。该中心拉杆采用传统工艺，在车削时，加工方式大多采用分段加工，装夹方式采用大多数细长杆加工应用的拉紧方式，并专门设计了拉紧装置，防止顶尖孔顶持方式造成的零件弯曲，同时防止车削过程中由于拉杆伸缩造成的弯曲和腰鼓型尺寸分布状态。但是，在实际加工过程中，采用拉紧方式加工，拉紧时会对零件材料产生拉应力，刀具和材料之间加工困难，产生弹刀现象，刀具易崩刃，而且当撤销拉紧力后，拉杆应力释放，材料回弹产生弯曲和变化，无法满足跳动公差要求；分段车削采用跟刀架分段切削方式，根本无法达到0.013跳动公差要求，只能勉强达到0.05；在加工过程中，高合材料非常难以加工，刀具磨损快，原方案在普车上，应用镶合金车刀进行加工，刀具耐磨损性能差，加工两刀就需要重新磨刀，非常浪费时间；车削后还需要后续进行多次的分段磨削加工来保证最终加工精度，对车工和磨工操作人员的技术能力要求非常高，合格率也仅能达到30％，加工周期长达30天，难以满足生产要求。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种高精高温合金细长轴加工方法。本发明解决了高精细长轴加工工艺过程复杂导致的效率过低以及对工人技能要求过高导致的工艺过程不稳定的技术难题。

本发明的技术方案是：一种高精高温合金细长轴加工方法,包括下述步骤：

a.调整数控车床的尾顶和中心架中心与待加工细长轴主轴回转中心重合；

b.在待加工细长轴端面打出顶尖孔，并用尾顶尖顶住顶尖孔车待加工细长轴外径；

c.调转待加工细长轴后，重复步骤b；

d.对待加工细长轴两端磨外径；

e.对步骤d中已磨过外径的待加工细长轴两端面的顶尖孔进行修磨；

f.选用PVJBL2525-M12刀杆，VCGT110304-UM 1115专用高温合金加工刀片进行车削，初步去除待加工细长轴余量；

g.将待加工细长轴经过步骤d磨过外径的其中一端夹住并找正，找正后用尾顶尖顶住另一端；再采用通用车削方式二次去余量；之后精车完成轴颈加工。

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤a中，重合度控制在0.01mm之内。

前述的高精高温合金细长轴加工方法中，步骤b、c车削后，待加工细长轴表面上的接刀痕不大于0.05mm。

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤d中，磨完外径后的待加工细长轴两端对顶尖孔跳动不大于0.005mm。

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤e的修磨过程如下：在顶尖孔磨床上分别以磨过轴径和顶尖孔定位，修磨另一顶尖孔；顶尖孔磨床的V型架固定时，确保待加工细长轴自由转动且定位充分；修磨时均匀转动零件以保证磨削质量；加工完一端按同样方法加工另一端顶尖孔。

前述的高精高温合金细长轴加工方法中，修磨后的顶尖孔通过着色检查，着色面积不小于90％且沿圆周不间断。

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤f中，加工前对待加工细长轴两端找正，使跳动不大于0.005mm。

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤f中，二次去余量的车削参数表如下：

前述的高精高温合金细长轴加工方法所述的步骤f中，精车的参数表如下：

前述的高精高温合金细长轴加工方法中，在步骤f加工完成后，如细长轴跳动不满足要求，通过修磨顶尖孔修正。

本发明的优点是：本发明的加工工艺，极大缩短加工周期，对工人技能要求低，工艺过程稳定。改进后，加工工序由传统的22道减少至10道，加工时间由单件30工作日优化至6个工作日，效率提高5倍，且对机床操作人员要求低，工艺过程稳定，尺寸及跳动公差符合图纸设计要求，加工满足了生产需求。

附图说明

图1是细长轴的加工工艺要求示意图；

图2是待细长轴的结构示意图；

图3是打顶尖孔的示意图；

图4是打另一端顶尖孔的示意图；

图5是两顶磨外径的示意图；

图6是修磨顶尖孔的示意图；

图7是初步去除余量的示意图；

图8是首段轴颈加工示意图；

图9是二段轴颈加工示意图；

图10是三段轴颈加工示意图；

图11是四段轴颈加工示意图；

图12是末道修磨顶尖孔工序。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种高精高温合金细长轴加工方法，以零件毛坯为棒料φ40*701为例，包括下述步骤：

·选择带有尾顶和高精度中心架的数控车床，调整尾顶和中心架中心与主轴回转中心重合，重合度控制在0.01之内；

·车工：普车平端打顶尖孔，尾顶顶顶尖孔车外径(如图3)；

·车工：掉头车端面，打顶尖孔，尾顶顶顶尖车外径(如图4)；

·磨工：两顶磨外径(如图5)

·修磨顶尖孔：在顶尖孔磨床上分别以磨过轴径和顶尖孔定位修磨两端顶尖孔(如图6)，V型架固定时应保证能够用手自由转动且定位充分。戴上手套，修磨时用手均匀的转动零件以保证磨削质量；加工完一端按同样方法加工另一端顶尖孔。修磨后顶尖孔着色检查，着色面积不小于90％且沿圆周不间断。

·数控车：按图7加工，为了尽量减小径向力，防止车削时细长轴发生弯曲，同时为了减小切削力，提高刀具寿命和锋利度，选用PVJBL2525-M12刀杆，VCGT110304-UM 1115专用高温合金加工刀片；

·数控车：按图8加工

将磨过外径(φ23.8)一端伸进主轴夹盘后面的主轴锥孔内，夹盘端面外露出部分长度142±2，在距离夹盘10mm左右范围内找正跳动不大于0.002，距离端面10mm范围内跳动不大于0.002，找正后用尾顶尖顶住；编程时将端面设定为工作坐标系Z0，首先采用通用车削方式去余量，轮廓留单边0.2mm余量，加工参数按下表：

然后进行精车，完成加工，加工参数按下表：

·数控车：按图9进行。

·数控车：按图10进行。

·数控车：按图11进行。

·磨顶尖孔：加工完成后，如①～⑤跳动达不到0.013要求，按图12修磨顶尖孔，能够达到跳动要求。

传统加工工艺如下：

·车工：平端面，保证总长688，打顶尖孔，尾顶顶上顶尖孔，车外径至φ23，长度350；

·车工：车另一端端面至682.13，打顶尖孔，尾顶顶上顶尖孔，车外径至φ23，长度至接刀位置，接刀痕不大于0.1；

·磨工：磨一端外径至φ22.7，磨端面，掉头磨另一端至φ22.7，磨端面，保证总长682±0.04；

·车工：普车粗车④至③之间轴颈，φ12.3至φ13.2，轴颈③④至φ21.25；

·车工：普车粗车③至②之间轴颈，φ12.3至φ13.2，轴颈②至φ21.25；

·车工：普车粗车②至①之间轴颈，φ12.3至φ13.2，轴颈①至φ18.6；

·车工：接齐轴颈②右侧转接圆弧R25；

·车工：接齐轴颈③右侧转接圆弧R25；

·车工：普车粗车④至⑤之间轴颈，φ12.3至φ13.2，轴颈⑤至φ18.6；

·磨工：磨削③④⑤之间2处Φ12.3轴颈尺寸至φ13.05，轴颈④至φ21.1，轴颈⑤至φ18.4；

·磨工：磨削①至②，②至③之间2处Φ12.3轴颈尺寸至φ13.05，轴颈②③至φ21.1，轴颈①至φ18.4；

·车工：普车半精车③至④之间轴颈，轴颈③车至φ20.47，Φ12.3轴颈尺寸至φ12.45；

·车工：普车半精车②至③之间轴颈，轴颈②车至φ20.47，Φ12.3轴颈尺寸至φ12.45；

·车工：普车半精车①至②之间轴颈，轴颈①车至φ17.85，Φ12.3轴颈尺寸至φ12.45；

·车工：普车精车轴颈②右侧转接圆弧R25；

·车工：普车精车轴颈③右侧转接圆弧R25；

·车工：普车半精车④至⑤之间轴颈，轴颈⑤车至φ17.85，Φ12.3轴颈尺寸至φ12.45；加工完成后检查所有表面对顶尖孔跳动不大于0.05；

·磨工：磨削③④⑤之间轴颈，2处Φ12.3轴颈至最终尺寸，轴颈④至φ20.39，轴颈⑤至最终尺寸φ17.7；磨削后表面对顶尖孔跳动0.02；

·磨工：磨削①②③之间轴颈，2处Φ12.3轴颈至最终尺寸，轴颈②③至φ20.39，轴颈①至φ17.7；磨削后表面对顶尖孔跳动0.02；

·车工：普车抛光转接圆角处接刀痕迹；

·磨工：精磨轴颈④⑤至最终尺寸，保证对顶尖孔跳动0.013要求；

·磨工：精磨轴颈①②③至最终尺寸，保证对顶尖孔跳动0.013要求；

该工艺方案非常复杂，中间过程控制要求及其严格，单个零件需要经过22道工序长达30个工作日才能够完成加工。

通过上述对比可知，采用本发明工艺后，工序由22道减少至10道，加工时间由单件30工作日优化至6个工作日，效率提高5倍，对机床操作人员要求低，工艺过程稳定，尺寸及跳动公差符合图纸设计要求，加工满足了生产需求。

Claims

1.一种高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：包括下述步骤：

c.调转待加工细长轴后，重复步骤b；

d.对待加工细长轴两端磨外径；

2.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤a中，重合度控制在0.01mm之内。

3.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤b、c车削后，待加工细长轴表面上的接刀痕不大于0.05mm。

4.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤d中，磨完外径后的待加工细长轴两端对顶尖孔跳动不大于0.005mm。

5.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤e的修磨过程如下：在顶尖孔磨床上分别以磨过轴径和顶尖孔定位，修磨另一顶尖孔；顶尖孔磨床的V型架固定时，确保待加工细长轴自由转动且定位充分；修磨时均匀转动零件以保证磨削质量；加工完一端按同样方法加工另一端顶尖孔。

6.根据权利要求5所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：修磨后的顶尖孔通过着色检查，着色面积不小于90％且沿圆周不间断。

7.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤f中，加工前对待加工细长轴两端找正，使跳动不大于0.005mm。

8.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤f中，二次去余量的车削参数表如下：

9.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：步骤f中，精车的参数表如下：

10.根据权利要求1所述的高精高温合金细长轴加工方法,其特征在于：在步骤f加工完成后，如细长轴跳动不满足要求，通过修磨顶尖孔修正。