弹性轴承座的加工技术研究

时间：2023-03-14 23:00:49 机电毕业论文我要投稿

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弹性轴承座的加工技术研究

　　摘要： 某轴承座为典型的弹性轴承座，结构复杂，加工余量大，尺寸及形位公差精度高，通过制定优化的工艺路线，来控制零件变形。选用合适的端面槽刀及工艺方案加工出端面深槽，利用数控机床铣加工螺纹，使用高精度数控立磨加工内孔外圆等方法，不仅保证零件加工精度还提高零件加工效率，控制零件变形，使得零件合格顺利交付。

弹性轴承座的加工技术研究

　　关键词：弹性轴承座端面深槽插铣零件变形

　　引言

　　某弹性轴承座是重要零组件，其结构复杂，为薄壁件，零件从毛料到最终加工成型，去除的材料较多，零件在加工中易变形。轴承安装面尺寸形位公差是加工中的关键，通过合理的安排工序及装夹是控制零件变形。同时利用先进数控加工技术，实现数字化高效加工，也摸索出当代制造技术下的高效加工工艺和方法。

　　一、零件结构特点

　　某弹性轴承座材料为40CrNiMoA。毛坯为Ⅱ类锻件，零件总高68.1mm，最大直径φ275，大端面上深度有60mm，宽度只有7mm深槽，而且此槽的内外径公差要求严格，加工难度大。外圆分布着36个36mm×16.8mm矩形槽，加工周期长，加工后零件刚性差，变形较大，内孔φ201.7+0.005 -0.024 ，圆度0.01。外圆φ238.250 -0.02，外圆对内孔同心度φ0.02mm。(图1)

　　二、加工工艺分析

　　1、加工难点

　　某弹性轴承座材料利用率只有12%，零件端面深槽和外圆矩形槽加工后零件变形大，零件刚性较差，零件内外圆尺寸及型位公差要求及其严格。其加工难点如下：

　　1.1零件加工变形的控制。

　　1.2零件大端面上深度有60mm，宽度只有7mm深槽加工。

　　1.3零件内螺纹加工方法选择。

　　1.4零件精密内外圆加工。

　　三、解决措施

　　1、零件变形的控制

　　机械加工中影响变形的因素主要有零件自身的结构刚性和加工中产生的残余内应力。由于零件毛坯为环形锻件，切削余量大，加工易变形防止变形主要从以下四个方面采用措施控制：

　　1.1工艺路线方面

　　针对零件特点，将加工过程划分为三个阶段进行：粗加工、半精加工和精加工阶段;在粗加工后安排热处理，在半精加工后安排稳定时效工序，消除加工产生的内应力，防止零件变形;在半精加工和精加工阶段，采用统一基准和互为基准的原则。利用大外圆和其相邻端面作为同一基准，利用内孔和外圆互为基准原则，并反复修正基准面，保证定位时压紧变形尽可能减小;在精加工阶段，对尺寸及形位公差要求高的内孔和外圆采用高精度的立磨一次装夹后加工完成，减小变形发生的可能性。

　　1.2工装方面

　　选用合适的机夹刃具、刚性好的刀具，装夹时尽量缩短伸出长度，并根据切削情况调整修磨刀具角度，刀具磨损即时修磨，减小切削力;设计轴向压紧的专用夹具，减小压紧变形。

　　1.3零件装夹

　　为了控制轴承座的变形，零件在加工时的装夹很关键。在粗加工后，采用轴向压紧的方法装夹，在精加工阶段，采取粗定位，精找正的原则，尽量采用在小的装夹力下进行加工，减少了装夹变形;

　　1.4加工方面

　　选用数控机床进行加工，并选用最佳的切削参数，在精加工时采用小的切削深度，使切削力的方向尽量和压紧力的方向一致;加工时加充足的冷却液，减小切削热的产生，降低切削温度，减小因切削力而产生的内应力，防止零件发热变形及烧伤。在精加工较大零件时尽量采用立式磨床，消除零件自重对变形的影响。

　　2、端面深槽的加工

　　2.1端面深槽切削工艺分析

　　1)弹性支座端面槽深度54.38mm，宽度为6mm，深度与宽度之比达9倍，为典型深槽加工，加工时是易产生振刀，断刀，同时排屑困难。

　　2)零件材料为易切削材料，保证零件有很高切削性能及表面粗糙度。

　　3) 刀具优化选择及零件加工系统刚性，也是加工端面深槽的关键。

　　2.2 刀具选择及加工过程

　　对于比较深的端面深槽，由于刀具和工件接触面积大，切削力也大，加工中会产生振动和折断，为了提高刀具支撑刚性，将车刀的后刀面制成圆弧形的加强筋。另外必须选择合理刀具角度来提高刀具锋利程度，从而降低刀具的切削力，使切削更加畅快，同时右刀尖一定比左刀尖低一点，主刀刃宽度选择为4mm效果最好。

　　切削过程采用分层切削方法进行槽的粗加工，共使用三把切槽刀，第一层的粗加工，加工深度25mm，，机床转速80转/分，手动进给，切削深度每加工2mm进行退刀排铁屑，第二层加工深度为50mm，机床转速，机床转速60转/分，手动进给，切削深度每加工1mm进行退刀排铁屑，最终采用第三把刀具把槽加工成型，机床转速60转/分，手动进给，切削深度每加工1mm进行退刀排铁屑。最后利用成型槽刀加工出最终形状。

　　3、零件精密内外圆加工

　　由于零件内外型面尺寸和形位公差要求较严，我们选用精密数控立磨进行加工，采用一次装夹完成内外型面磨削来保证同轴度φ0.02mm。零件加工前，首先用圆平磨修复定位基准平面度不大于0.01mm，将零件轴向压紧后，找正零件与立磨同心在0.01mm以内后加工。经过加工，零件尺寸和形位公差都达到了设计要求。该装夹方法只有轴向力夹紧，零件加工中不受径向力影响，有效地防止了零件夹紧变形而影响零件形位公差。

　　4、内螺纹的铣加工

　　螺纹铣加工是借助数控加工中心三轴联动功能完成螺纹铣削。本零件螺纹的加工，若先在车床车螺纹，后进行钻孔，钻孔会破坏螺纹，孔内毛刺不易去除，加工孔使得螺纹微变形，用螺纹塞规检测困难。先钻孔后车螺纹，由于断续切削，螺纹刀易蹦刃。而采用螺纹铣刀在数控机床进行铣加工，螺纹铣刀不易打刀，且螺纹加工质量也十分稳定，螺纹检测比较通畅。

　　四、结论

　　通过实际加工和验证，确定工艺方案适合此类零件的加工制造方法，主要加工方法归纳如下：

　　1、通过合理安排工艺路线，选择合适的加工设备和工装，减少零件变形。

　　2、通过对端面深槽加工，摸索加工最佳加工方案和切削参数;

　　3、通过合理安排数控加工设备，减少人工劳动强度。

　　4、通过大直径螺纹数控铣加工，摸索出螺纹加工数控化最佳工艺方法和加工参数。

　　参考文献：

　　[1]端面深槽切削加工分析与改进[J].北京：金属加工，2006。

　　[2]金属机械加工工艺人员手册[M]. 上海科学技术出版社，1979。

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