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（gài）2和殼體5（材料為（wéi）ZL105），兩處（chù）滑動（dòng）軸承6分別與（yǔ）端蓋2和殼體5過盈裝配，通過定位銷1將（jiāng）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，要求保證組裝後兩（liǎng）處滑動軸承（chéng）6內孔與基準孔A同軸度為φ0.02mm，兩孔圓柱度為0.006mm、表（biǎo）麵粗糙度值Ra=0.8μm。
滑動軸（zhóu）承6材料為（wéi）石墨M233H，這種材料是由粉末壓（yā）製而成的非金屬材料，質脆且硬度低，加工時易有崩角、掉渣、產生裂（liè）紋等缺陷；端蓋2和（hé）殼體5組合後φ14.5H7孔深達170mm，要求同時保證對（duì）基準麵A的同（tóng）軸度φ0.02mm和圓柱度0.006mm，這對車削（xuē）刀具和機床要求很高，車（chē）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（dòng）軸承6均采用過盈配合（hé）分別進行裝配，然（rán）後分別加工兩（liǎng）處φ 14.5H7孔。
在這種工藝方案（àn）中，φ 14.5H7孔的尺寸和圓柱度要（yào）求很容易保證，對車削刀具和加工要求也不（bú）高，刀具不（bú）需懸伸很長，刀杆剛性好，但因是兩次裝夾分（fèn）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（jiāng）端蓋2和殼體5進行定位，再由螺釘（dìng）3、墊圈4把端蓋2和殼（ké）體5進行固定聯接，這樣（yàng）就可以一次裝夾定（dìng）位，找正基準孔A，車（chē）削加工孔φ 14.5H7及端麵等。
在這種工藝方案中，殼體5和定位（wèi）銷（xiāo）1是（shì）過盈配合，端蓋2和定位銷1是間隙配合（hé），這（zhè）樣避免了兩（liǎng）次裝夾，一次找正直接加工。但是（shì）由於孔深達170mm，需要定製特殊（shū）的（de）加長刀杆，加工時刀具懸伸得過長且孔較小，刀杆剛性差，車削時易產生振（zhèn）動，使得φ 14.5H7內孔有錐度，圓柱度無法（fǎ）保證，還影響工件的表麵粗糙度。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（fǎ），既能一次定位裝夾找正，刀具又不用懸伸過長（zhǎng）呢？為此，我們結合方案一和方（fāng）案二的優缺點，想出一種組合加（jiā）工的方法，有效地解決了以上加工難題。
（3）工藝方案三
鏜（táng）軟爪裝（zhuāng）夾端蓋2，先車削出左端滑動（dòng）軸承6孔及（jí）其端麵，在車床上不拆（chāi）卸掉端蓋（gài）2的前提（tí）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（qǐ）的累積誤差，因為是分別加工兩孔，隻需移動機床的床鞍，刀具不用懸（xuán）伸過長，刀（dāo）杆剛性好，圓（yuán）柱度也容易保證。
2. 編製加工工藝
基於工藝方（fāng）案（àn）三的優點，該零（líng）件的加工工（gōng）藝（yì）安（ān）排（pái）如下：在附（fù）圖中粗實線均表（biǎo）示在組件中需加工的（de）部位，兩處φ 14.5H7孔和φ 62H8孔徑向單（dān）邊均留餘量（liàng）0.3mm，三處需（xū）加工的端麵（miàn）均留餘量0.2mm，其餘所有尺寸均在單個零件中加工到位。其中關鍵工序是組（zǔ）合加（jiā）工時的精（jīng）車工序（xù），為此根據材料較脆且質軟的特性，我們選用高精密（mì）車削機床，刀具選用硬質（zhì）合（hé）金YG8，這種刀（dāo）具耐磨性較好，可有效地提高（gāo）工件表麵質量；刀具幾何角度：前角10° 、後角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（yǒu）效地防止崩邊、掉渣等缺陷發（fā）生，也可有效地（dì）保證深孔圓柱（zhù）度0.006mm和端麵平（píng）麵（miàn）度0.006mm的（de）要求。
關鍵工序加（jiā）工過程為：先將端蓋2、滑動軸承6和殼體5、滑動軸承6分（fèn）別采用過盈（yíng）配合進行裝配；鏜軟爪裝（zhuāng）夾端蓋（gài）2，找正端麵B和外圓C麵跳動在0.01mm以內，車左端滑動軸（zhóu）承6內孔及其端麵；在不拆卸掉（diào）端蓋2的（de）前（qián）提下，先將殼體5和定位銷1進行過盈配合，定位（wèi）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內孔及其端麵和基準孔φ62H8及其端麵。車削時可采用少（shǎo）量切（qiē）削和多次進刀的（de）方式，以保證圖示要求。加工後根據設計要求，可拆下（xià）螺釘3、墊（diàn）圈（quān）4聯接件，將端蓋2和殼體5形（xíng）成的組件做（zuò）好配對（duì）標（biāo）記，成對入庫保（bǎo）存。
3. 加工驗證
采（cǎi）用方案三編製的工藝加工的一批零件，經過三坐標測量（liàng）儀進行（háng）檢（jiǎn）測，尺寸（cùn）和形位（wèi）公差合格率達（dá）97%；經（jīng）過分析，不合格的（de）零件中有些是滑動軸承6石（shí）墨材料本身疏（shū）鬆的缺陷造成，有些是形位公差超差。對（duì）由於端蓋2、滑動（dòng）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（zǔ）件（jiàn）配對存放，同軸度φ0.02mm無法測量的問題，因為是一次裝（zhuāng）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（hé）定位銷1之間的間隙進行微調，對裝配來說（shuō）沒（méi）有影響。我單位加工的其他類（lèi）似這種組件也是采用這（zhè）種組合的方式加工，加工質量和（hé）效率良好，能夠滿（mǎn）足設計的裝配要求。
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