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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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)精度和壽命,，進(jìn)而決定了主機(jī)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？ 8 U1 A9 r) |. N$ j$ S5 t
軸承座的精度分析及工藝方案 ' y% R6 g/ b8 b; W: Z2 ?. a3 z# d+ f; C
' Z* ^" T) f s$ U7 B# Z3 c1. 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(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm,。 (2) ∅178mm外圓對(duì)基準(zhǔn)A同軸度0.005mm，外圓肩面對(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm,。 (3)170H7mm孔底對(duì)基準(zhǔn)A垂直度0.003mm,。 ! W' m" b- S; D! z$ g3 a# c
圖1 軸承工件簡圖 , D1 O, a$ C9 U$ X3 a6 I
上述精度會(huì)影響電主軸的幾何精度,、運(yùn)動(dòng)精度、溫升,、靜態(tài)剛度,、噪聲及壽命等，也會(huì)影響電主軸的運(yùn)動(dòng)品質(zhì),。
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2. 工藝路線 根據(jù)以上工藝方案分析,，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(shí)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(cè)該垂直度均在0.001～0.003mm,，完全可以滿足工件精度要求。 1 r$ |1 a7 v4 p' g/ w9 j
精內(nèi)磨時(shí),，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(xiàng)精度仍符合圖紙要求,除了內(nèi)孔圓柱度超差。 9 ?3 S% E: D; }: g1 {9 ~( F2 O
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(kuò)大為0.012mm，內(nèi)孔尺寸精度和圓柱度均超差,。 7 G0 l5 L, k4 ^1 D* T0 g. b( f
從孔底向孔口沿軸線方向使用圓度儀測(cè)量內(nèi)孔3個(gè)截面的圓度,，三個(gè)截面圓度誤差依次如下：
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圖2 工藝改進(jìn)前工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)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(shì)明顯,。 2 p( y. {! `9 g& q" B+ ]/ U7 ^
變形原因分析及控制方案 " r2 R# m. \/ Z0 m, C4 T! ~
0 ^1 X% j4 {1 t) f6 R' o8 x" x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(diǎn)不恰當(dāng)引起的。為此進(jìn)行簡單初步的工藝試驗(yàn),，通過減小工件內(nèi)磨裝夾時(shí)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(diǎn)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。
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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(jì)如圖3所示內(nèi)磨夾具工裝,。 / S. e. I7 p( {7 }
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(jìn)。
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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(jìn)行精內(nèi)磨工序內(nèi)容加工,。 * I' `8 |* ?% ?4 L
具體工藝控制方案如下： $ s' \9 K6 w$ I: x) ^- u
加工變形控制方案實(shí)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(cè)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(shí)可以滿足為后道工序精內(nèi)磨做工藝基準(zhǔn)的要求,。 3 m/ W2 u! J& u8 M; [" v4 F T
然后在精內(nèi)磨時(shí)，采用三爪夾持內(nèi)磨夾具外圓,，校正∅220mm外圓進(jìn)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(cè)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(biāo)測(cè)量機(jī)和圓度檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量,，從孔底向孔口沿軸線方向使用圓度儀測(cè)量內(nèi)孔 3 個(gè)截面的圓度,，三個(gè)截面圓度誤差依次如下 & v+ O5 } q8 I/ W0 g4 i: I, z
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圖4 工藝改進(jìn)后工件內(nèi)孔三截面圓度檢測(cè)報(bào)告
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檢測(cè)結(jié)果均滿足圖紙要求，內(nèi)孔3個(gè)截面的圓度,，均小于0.003 mm的精度要求,。 % } m6 Q" [8 X4 S9 j' L
傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)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(jī)械加工機(jī)床,，因此必須建立新的、完善的專門化高精度機(jī)械加工機(jī)床,，這樣對(duì)于高精度機(jī)械加工的工作人員,、流程配置都會(huì)有很大幫助。 # W7 L& p' e6 `/ B
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,。 | 
發(fā)表于 2023-3-14 09:34:11
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