一堆高精度零部件才能“拼”出高精度加工設(shè)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(guān)鍵零件,，其精度直接影響主軸軸承的運轉(zhuǎn)精度和壽命，進而決定了主機的加工精度和使用壽命,。

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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(zhǔn)A)的圓柱度0.002mm,，孔底對基準(zhǔn)A垂直度0.003mm。

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

(3)170H7mm孔底對基準(zhǔn)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(jié)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(guān)鍵工序過程,。

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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。

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各項精度仍符合圖紙要求,除了內(nèi)孔圓柱度超差,。

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這里需要利用三坐標(biāo)量儀復(fù)檢工件,，內(nèi)孔發(fā)生了較大的內(nèi)應(yīng)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,。

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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

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靠近孔口處精度明顯好于孔底,，三棱型變化趨勢明顯,。

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(dāng)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(dǎo)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(shè)計如圖3所示內(nèi)磨夾具工裝,。

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)

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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(zhǔn)的要求。

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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(zhǔn)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(jié)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)。

最后,，將完工工件送三坐標(biāo)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

檢測結(jié)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(yīng)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,。

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(yīng)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(fù)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(fù)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 ...

所有的機械加工都有加工應(yīng)力產(chǎn)生,，分精磨內(nèi)外磨應(yīng)該是適當(dāng)消除加工應(yīng)力的影響 吧
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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(fù)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(shè)備,，可以一次加工的不需要分工序，留好余量就可以

18137630758

maxlisin 發(fā)表于 2023-3-14 10:47
# h; H8 }7 Y6 Q: h! E. @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