特殊精密深孔的組合加工
2013-5-5 來源：南京機電液壓工程研究 作者：張文麗 陳加定
在科研生產實踐中，我們遇到多種類似附圖所示的組件，端蓋2和殼體5（材料為ZL105），兩處滑動軸承6分別與端蓋2和殼體5過盈裝配，通過定位銷1將端蓋2和殼體5進行定位，再由螺釘3墊圈4把端蓋2和殼體5進行固定聯接，要求保證組裝后兩處滑動軸承6內孔與基準孔A同軸度為φ0.02mm，兩孔圓柱度為0.006mm、表面粗糙度值Ra=0.8μm。
滑動軸承6材料為石墨M233H，這種材料是由粉末壓制而成的非金屬材料，質脆且硬度低，加工時易有崩角、掉渣、產生裂紋等缺陷；端蓋2和殼體5組合后φ14.5H7孔深達170mm，要求同時保證對基準面A的同軸度φ0.02mm和圓柱度0.006mm，這對車削刀具和機床要求很高，車削難度大。
1. 工藝方案比較
（1）工藝方案一
首先，端蓋2和滑動軸承6、殼體5和滑動軸承6均采用過盈配合分別進行裝配，然后分別加工兩處φ 14.5H7孔。
在這種工藝方案中，φ 14.5H7孔的尺寸和圓柱度要求很容易保證，對車削刀具和加工要求也不高，刀具不需懸伸很長，刀桿剛性好，但因是兩次裝夾分別找正，同時對基準A的同軸度φ 0.02mm無法保證。
（2）工藝方案二
通過定位銷1將端蓋2和殼體5進行定位，再由螺釘3、墊圈4把端蓋2和殼體5進行固定聯接，這樣就可以一次裝夾定位，找正基準孔A，車削加工孔φ 14.5H7及端面等。
在這種工藝方案中，殼體5和定位銷1是過盈配合，端蓋2和定位銷1是間隙配合，這樣避免了兩次裝夾，一次找正直接加工。但是由于孔深達170mm，需要定制特殊的加長刀桿，加工時刀具懸伸得過長且孔較小，刀桿剛性差，車削時易產生振動，使得φ 14.5H7內孔有錐度，圓柱度無法保證，還影響工件的表面粗糙度。如果通過研磨的方法對內孔進行補救，研磨套的加工存在難點。
能不能找到一種方法，既能一次定位裝夾找正，刀具又不用懸伸過長呢？為此，我們結合方案一和方案二的優缺點，想出一種組合加工的方法，有效地解決了以上加工難題。
（3）工藝方案三
鏜軟爪裝夾端蓋2，先車削出左端滑動軸承6孔及其端面，在車床上不拆卸掉端蓋2的前提下，通過定位銷1將端蓋2和殼體5進行定位，再由螺釘3、墊圈4把端蓋2和殼體5進行固定聯接，再加工出右端孔及基準孔等。
在這種工藝方案中，做到了一次裝夾定位和找正，避免了因兩次裝夾和找正引起的累積誤差，因為是分別加工兩孔，只需移動機床的床鞍，刀具不用懸伸過長，刀桿剛性好，圓柱度也容易保證。
2. 編制加工工藝
基于工藝方案三的優點，該零件的加工工藝安排如下：在附圖中粗實線均表示在組件中需加工的部位，兩處φ 14.5H7孔和φ 62H8孔徑向單邊均留余量0.3mm，三處需加工的端面均留余量0.2mm，其余所有尺寸均在單個零件中加工到位。其中關鍵工序是組合加工時的精車工序，為此根據材料較脆且質軟的特性，我們選用高精密車削機床，刀具選用硬質合金YG8，這種刀具耐磨性較好，可有效地提高工件表面質量；刀具幾何角度：前角10° 、后角15°、刀尖圓弧半徑R1mm；切削參數選擇：切削速度350～480m/min，進給量0.06～0.1mm/r。刀具和切削參數的選用可有效地防止崩邊、掉渣等缺陷發生，也可有效地保證深孔圓柱度0.006mm和端面平面度0.006mm的要求。
關鍵工序加工過程為：先將端蓋2、滑動軸承6和殼體5、滑動軸承6分別采用過盈配合進行裝配；鏜軟爪裝夾端蓋2，找正端面B和外圓C面跳動在0.01mm以內，車左端滑動軸承6內孔及其端面；在不拆卸掉端蓋2的前提下，先將殼體5和定位銷1進行過盈配合，定位銷1再與端蓋2間隙配合，通過螺釘3墊圈4進行固定聯接，車削加工右端滑動軸承6內孔及其端面和基準孔φ62H8及其端面。車削時可采用少量切削和多次進刀的方式，以保證圖示要求。加工后根據設計要求，可拆下螺釘3、墊圈4聯接件，將端蓋2和殼體5形成的組件做好配對標記，成對入庫保存。
3. 加工驗證
采用方案三編制的工藝加工的一批零件，經過三坐標測量儀進行檢測，尺寸和形位公差合格率達97%；經過分析，不合格的零件中有些是滑動軸承6石墨材料本身疏松的缺陷造成，有些是形位公差超差。對由于端蓋2、滑動軸承6形成的組件和殼體5、滑動軸承6、定位銷1形成的組件配對存放，同軸度φ0.02mm無法測量的問題，因為是一次裝夾定位找正加工，而在裝配時兩處滑動軸承6內孔φ14.5H7是裝在同一根長軸上的兩端，可通過端蓋2和定位銷1之間的間隙進行微調，對裝配來說沒有影響。我單位加工的其他類似這種組件也是采用這種組合的方式加工，加工質量和效率良好，能夠滿足設計的裝配要求。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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