高精度錐面加工工藝方法分析.doc

高精度錐面加工工藝方法分析 零件材料：M50；熱處理硬度：HRC6266；零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。 （1）此閥座錐面的主要加工難點在于88錐面公差只有0.5，且錐面長度僅有1.3mm，錐面較短，加工尺寸不穩(wěn)定；另外，粗糙度要求精度為Ra0.3。由于材料硬度較高，所以普通的車削加工難以保證角度公差及粗糙度要求。（2）錐面與準(zhǔn)3.5+0.020孔的跳動要小于0.008mm，為保證跳動要求，準(zhǔn)3.5+0.020孔必須和錐面一次加工而成，不能分工步加工。（3）錐面圓度0.005mm，錐面直線度0.002mm，要求錐面的形狀要很好，不能有一絲缺陷及加工不起來的情況。 3.1加工路線的確定 因為此零件錐面精度要求高，所以必須分粗精加工，在熱處理前將零件形狀加工完，因熱處理后零件會產(chǎn)生變形，所以熱處理后留余量精加工零件，因零件屬回轉(zhuǎn)體，粗加工選擇數(shù)控車床進行，但考慮到88錐面精度要求，且熱處理后材料硬度會達到HRC6266，所以在熱處理后選擇數(shù)控車床車錐面是滿足不了加工要求的，故首先考慮到的是選用內(nèi)圓磨床進行錐面精加工，加工步驟：車零件外形熱處理精磨錐面與內(nèi)孔。3.2加工設(shè)備的選擇車零件外形因為是粗加工，選用普通數(shù)控車床就可滿足要求，如需外形一次裝夾加工完成，可選用縱切機，推薦設(shè)備型號SPRINT-20，與普通設(shè)備相比，可將零件周邊徑向孔一并加工，提高加工效率。精磨錐面與內(nèi)孔，因前期此零件在試制過程中使用了多種內(nèi)圓磨床進行加工，根據(jù)加工數(shù)據(jù)對比，加工穩(wěn)定性較好的設(shè)備是瑞士磨床S145和CT450。這兩種設(shè)備的精度較高，從加工精度上講可以滿足加工要求。 3.3裝夾方式 此零件磨內(nèi)孔與錐面裝夾時用大外圓（準(zhǔn)12），因為要保證總長尺寸14.30.05mm，所以選擇C端面定位。裝夾方式中最關(guān)鍵的一點就是三爪，三爪選用鏜過的軟爪，軟爪的跳動保證在0.01mm以內(nèi)，這樣才能保證錐面圓度不超差。 3.4刀具的選擇 因錐面與A孔有跳動要求，所以A孔必須與錐面同時加工，且A孔的加工質(zhì)量好壞也是直接影響跳動合格與否的重要原因。刀具（砂輪）的選擇方面，精磨錐面和內(nèi)孔所選用的磨頭至關(guān)重要，此零件在加工前期，由于對磨頭沒有做過多的要求，所使用的磨頭結(jié)構(gòu)不合理。加工直孔的磨頭如圖2所示，其缺點是磨頭桿材質(zhì)為普通不銹鋼，磨頭細(xì)長，剛性差；錐面磨頭如圖3所示，其缺點是磨頭涂層材料選用的是普通金鋼砂，易磨損，磨頭桿是普通不銹鋼材質(zhì)，剛性差。由于以上兩個磨頭存在的問題，造成錐面和A孔加工后經(jīng)常出現(xiàn)溝痕，且尺寸不穩(wěn)定，無法滿足圖紙要求。解決方法：對以上兩個磨頭結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計優(yōu)化。對直孔磨頭，將有效磨削面長度減少，從前期的2cm更改為1cm，結(jié)構(gòu)上將磨頭與磨桿直面連接更改為錐面連接，磨頭選用CBN涂層，磨桿選用合金材質(zhì)，更改后的直孔磨頭如圖4所示；對錐面磨頭，縮小磨桿與磨頭的直徑比例，磨頭桿直徑選用5mm，磨頭直徑選用5.6mm，單邊鍍層厚度為0.3mm，磨桿選用合金材質(zhì)，增加剛性，且將磨頭材料由鍍金鋼砂更改為立方氮化硼，更改后的磨頭更耐用，加工尺寸更穩(wěn)定，如圖5所示。 3.5錐面關(guān)鍵加工參數(shù)的設(shè)置 為了確保大批量生產(chǎn)，關(guān)鍵加工參數(shù)設(shè)置很重要，在零件的加工過程中最常見的質(zhì)量問題是88錐面有加工不起來的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致錐面圓度及跳動超差的情況。經(jīng)過分析查找，主要原因是在粗加工零件時對錐面磨削留的余量太小。改進方法：粗車88錐面時對錐面孔口直徑尺寸縮小縮嚴(yán)，由準(zhǔn)6.260.1更改為準(zhǔn)6.240.08，單邊磨削余量為0.05mm，如果磨削余量太大，會造成磨頭磨損加快，加工尺寸不穩(wěn)定。所以經(jīng)過多次試驗驗證，0.05mm是一個較理想的余量值。內(nèi)圓磨削加工參數(shù)：經(jīng)過多次試驗，將砂輪磨削時的線速度設(shè)置為16m/s（轉(zhuǎn)速約為56500r/min），零件轉(zhuǎn)速為200r/min。磨頭分三段進給，第一段當(dāng)磨頭接近工件后，進行磨削位置搜索，此時進給速度設(shè)置為2mm/min；第二段是當(dāng)磨頭接觸零件后，進入磨削，進給速度設(shè)置為0.2mm/min；第三段是光磨，為保證粗糙度要求，磨頭在到達最終尺寸后光磨，進給速度與第二段一致。具體加工參數(shù)如表1所示。在錐孔磨削時，為了保證磨削質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定性，需對磨頭進行修磨，推薦修磨頻次為1/10。準(zhǔn)3.5+0.020直孔磨削質(zhì)量是影響跳動0.008mm的關(guān)鍵，所以將直孔磨削關(guān)鍵點和參數(shù)一并加以說明：經(jīng)過多次試驗摸索出最佳磨削余量是0.05mm，單邊余量0.025mm，磨削方式選震蕩磨削，砂輪線速度設(shè)置為10m/s（轉(zhuǎn)速約為61600r/min），零件轉(zhuǎn)速為200r/min，磨削進給速度設(shè)置為0.2mm/min，走刀磨時的進給量為0.002mm，光磨次數(shù)推薦為10次。另外需要關(guān)注的一點是，磨削時，磨削面需得到充分冷卻，建議使用主軸內(nèi)噴和外噴相結(jié)合的方式進行磨削液噴淋冷卻，這樣有利于表面粗糙度的提高。通過以上參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，閥座錐面尺寸、粗糙度、形位公差都能滿足要求，且加工尺寸非常穩(wěn)定，具體尺寸如表2所示。通過對過程能力指數(shù)進行計算，角度、粗糙度、跳動、圓度、直線度CPK值均達到1.7以上，質(zhì)量穩(wěn)定，滿足客戶要求。 通過對高硬度精密件錐面加工方法的研究及改進，大大提高了此類零件批量生產(chǎn)合格率。目前這種方法正用于公司類似零件的生產(chǎn)加工中，它保證了產(chǎn)品質(zhì)量的同時也提高了生產(chǎn)效率，滿足了客戶需求，從而爭取了更多訂單，為公司帶來了較大的經(jīng)濟收益。 本文針對高精度錐面加工方法進行了工藝研究，分析了加工高精度錐面時需要注意的加工事項，并提出了有效的解決措施，進行了有針對性、卓有成效的改進，取得了較好的成果，為公司后期開發(fā)精密件產(chǎn)品奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 1趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊M.4版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，xx. 2鄭文虎