一堆高精度零部件才能“拼”出高精度加工設備

一往冇前

磨削電主軸是高精度磨床的核心部件之一，其加工制造的精度直接影響著最終機床的幾何精度和所生產(chǎn)零件的質(zhì)量,。而軸承座則是高精度電主軸磨具中的關鍵零件，其精度直接影響主軸軸承的運轉精度和壽命,，進而決定了主機的加工精度和使用壽命,。

那如何控制軸承座的精度呢,？

軸承座的精度分析及工藝方案

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1. 工件及主要精度要求

工件如圖1,，材料為40Cr鍛件,，主要精度要求如下:

(1) ∅100mm孔(基準A)的圓柱度0.002mm，孔底對基準A垂直度0.003mm,。

(2) ∅178mm外圓對基準A同軸度0.005mm,，外圓肩面對基準A垂直度0.003mm。

(3)170H7mm孔底對基準A垂直度0.003mm,。

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圖1 軸承工件簡圖

上述精度會影響電主軸的幾何精度,、運動精度、溫升,、靜態(tài)剛度,、噪聲及壽命等，也會影響電主軸的運動品質(zhì),。

2. 工藝路線

根據(jù)以上工藝方案分析,，結合工程實踐經(jīng)驗，制定了如下工藝路線:

粗車→調(diào)質(zhì)→車→鉆,、鉗→外磨→內(nèi)磨→精車→熱處理(低溫時效)→精外磨→精內(nèi)磨

其中精外磨和精內(nèi)磨是保證工件最終精度的關鍵工序過程。

3.傳統(tǒng)工藝下的加工問題

精外磨時使用了專用夾具磨芯軸,，可以保證一刀落的∅178mm外圓與肩面的垂直要求,，檢測該垂直度均在0.001～0.003mm，完全可以滿足工件精度要求。

精內(nèi)磨時,，采用三爪輕夾∅138mm外圓,，校正∅178mm外圓及肩面均在0.003mm之內(nèi)，一次裝夾磨削∅100mm內(nèi)孔及孔底,、∅170H7mm內(nèi)孔及孔底,。

各項精度仍符合圖紙要求,除了內(nèi)孔圓柱度超差。

這里需要利用三坐標量儀復檢工件,，內(nèi)孔發(fā)生了較大的內(nèi)應力變形,，圓柱度擴大為0.012mm，內(nèi)孔尺寸精度和圓柱度均超差,。

從孔底向孔口沿軸線方向使用圓度儀測量內(nèi)孔3個截面的圓度,，三個截面圓度誤差依次如下：

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圖2 工藝改進前工件內(nèi)孔三截面圓度檢測報告

靠近孔口處精度明顯好于孔底，三棱型變化趨勢明顯,。

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變形原因分析及控制方案

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該軸承座工件的加工精度超差主要是由于加工中工件夾緊位置,、方向及受力點不恰當引起的。為此進行簡單初步的工藝試驗,，通過減小工件內(nèi)磨裝夾時的三爪夾持力,，檢查磨削后的工件，發(fā)現(xiàn)圓度明顯改觀,，但仍然有3處高點的跡象,，可見工件變形導致的精度超差主要是由裝夾方式不合理引起的。

為了解決因裝夾變形引起的精度超差問題,，改變夾具原有的精內(nèi)磨裝夾方式,，改徑向三爪夾持為軸向夾持，設計如圖3所示內(nèi)磨夾具工裝,。

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圖3 內(nèi)磨夾具簡圖

1. 三爪卡盤 2.內(nèi)磨夾具主體 3.拉緊螺釘

4.工件 5.內(nèi)磨夾具壓環(huán)

原工藝路線合理,，只是在精內(nèi)磨工序中，工件的裝夾方法需要改進,。

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改徑向夾持為軸向夾持,，工裝需要以工件∅130外圓及肩面定位(工件∅130mm外圓與內(nèi)磨夾具內(nèi)孔小間隙配合)、∅178mm外圓處肩面拼緊用壓蓋壓緊,，固定工件位置來進行精內(nèi)磨工序內(nèi)容加工,。

具體工藝控制方案如下：

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加工變形控制方案實施

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通過∅130mm外圓、∅220mm外圓,、∅178mm外圓及肩面一次加工,，保證精度要求。由于使用了專用的磨芯軸夾具,，可以保證一次加工出來的∅178mm,，外圓與肩面垂直要求,，檢測該垂直度均在0.001～0.003mm。完全可以滿足工件精度要求,，也同時可以滿足為后道工序精內(nèi)磨做工藝基準的要求,。

然后在精內(nèi)磨時，采用三爪夾持內(nèi)磨夾具外圓,，校正∅220mm外圓進行基準過度,，校正∅220mm外圓及∅178mm外圓處肩面均在0.003mm之內(nèi)，一次裝夾磨削∅100mm內(nèi)孔及孔底,、∅170H7mm內(nèi)孔及孔底,。在磨削結束后，測量工件的孔徑尺寸和圓度都符合圖紙要求,，并且內(nèi)孔圓度在0.002mm以內(nèi),。

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最后，將完工工件送三坐標測量機和圓度檢測儀進行測量,，從孔底向孔口沿軸線方向使用圓度儀測量內(nèi)孔 3 個截面的圓度,，三個截面圓度誤差依次如下

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圖4 工藝改進后工件內(nèi)孔三截面圓度檢測報告

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檢測結果均滿足圖紙要求，內(nèi)孔3個截面的圓度,，均小于0.003 mm的精度要求,。

傳統(tǒng)機械加工機床趨于統(tǒng)一化，沒有精度高低之分,，而高精度零件的加工沒有相應的專門高精度機械加工機床,，因此必須建立新的、完善的專門化高精度機械加工機床,，這樣對于高精度機械加工的工作人員,、流程配置都會有很大幫助。

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而案例中采用新的工藝路線和工藝方法,，因裝夾變形引起的工件精度超差問題已經(jīng)解決,，工件的合格率由原來的20%提高到98%以上，而這些方法和措施也可以推廣應用到其他類似工件的加工中,。

maxlisin

為什么要分精內(nèi)磨外磨,，現(xiàn)在的立式復合磨床，一次裝夾,，所有的內(nèi)圓,，外圓，順端面,，逆斷面都可以加工,，很好的保證了圖紙要求的圓度,，圓柱度以及同軸度。

maxlisin

這種夾具,，在臥式磨床上加工，不是更有優(yōu)勢嗎,，與三抓卡盤相比,，更能減小卡爪的裝夾力對于產(chǎn)品精度的影響，更或者夾具換磁力吸盤,，更方便找正中心,。
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東海fyh126

工藝不是一成不變的,，要因地制宜。只有好的工藝,，沒有萬能的工藝,。

大蘿卜

maxlisin 發(fā)表于 2023-3-14 10:03
為什么要分精內(nèi)磨外磨，現(xiàn)在的立式復合磨床,，一次裝夾,，所有的內(nèi)圓，外圓,，順端面,，逆斷面都可以加工，很好 ...

7 a, C2 e* r% G7 i7 j所有的機械加工都有加工應力產(chǎn)生,，分精磨內(nèi)外磨應該是適當消除加工應力的影響 吧

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maxlisin 發(fā)表于 2023-3-14 10:03
+ a0 w2 \" n8 B$ K/ L0 k& H為什么要分精內(nèi)磨外磨,，現(xiàn)在的立式復合磨床,，一次裝夾，所有的內(nèi)圓,，外圓,，順端面,，逆斷面都可以加工，很好 ...

區(qū)分與否是要看設備,，可以一次加工的不需要分工序,，留好余量就可以
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maxlisin 發(fā)表于 2023-3-14 10:47
2 J' \7 A4 V! a0 ^) w這種夾具，在臥式磨床上加工,，不是更有優(yōu)勢嗎,，與三抓卡盤相比，更能減小卡爪的裝夾力對于產(chǎn)品精度的影響,， ...

裝夾方式其實是一樣的,，主要是思路是徑向力改為軸向力，在這個條件下,，加工徑向尺寸,，效果肯定是好的