一種大型細(xì)長軸機(jī)械精加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重量在數(shù)噸或數(shù)十噸、長度長或超長的船用大型細(xì)長軸機(jī)械軸精加工方法，屬機(jī)加工藝制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大型細(xì)長軸類(長度尺寸與軸徑尺寸的比值大于25的軸)在船舶制造和海工裝備等行業(yè)中占據(jù)著重要位置，種類涉及船舶的推進(jìn)系統(tǒng)、舵系的部件及海工裝備，如螺旋槳軸、中間軸、舵桿、活塞桿等。尤其是在特種船舶及高技術(shù)船舶中，大型細(xì)長軸的需求比較大，但受現(xiàn)有傳統(tǒng)加工技術(shù)的制約，國內(nèi)現(xiàn)有的加工技術(shù)很難滿足高要求的細(xì)長軸的尺寸精度要求，對于特種船舶及高技術(shù)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)部件的尺寸精度高低會(huì)直接影響船舶航行的平衡性和安全。
[0003]由于大型細(xì)長軸類重量重、長徑比大、精度高等原因造成生產(chǎn)難度大，受現(xiàn)有加工技術(shù)水平的制約，產(chǎn)品不合格率高，生產(chǎn)成本高企難下，嚴(yán)重制約產(chǎn)品批量化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)及行業(yè)的高速發(fā)展，尤其是特種船舶及高技術(shù)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)用鍛件，為了滿足船舶的工作性能，主要依靠進(jìn)口。
[0004]傳統(tǒng)細(xì)長軸加工一般工藝為:一是粗加工一調(diào)質(zhì)一半精加工一精加工；由于廣品在切除大量金屬材料后切削應(yīng)力得不到充分釋放，往往會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品精加工過程中變形大、形位公差及尺寸不穩(wěn)定，更有甚者在產(chǎn)品精加工結(jié)束后及使用過程中變形明顯引起產(chǎn)品報(bào)廢或使用壽命降低；二是在裝夾方式上傳統(tǒng)細(xì)長軸一般采用頂一端，另一端使用彈簧頂尖頂中心孔，同時(shí)使用跟刀架或中心架的裝夾方式(見圖4)，在加工過程中使用彈簧頂尖補(bǔ)償加工產(chǎn)生的熱變形，通過使用跟刀架或中心架增加剛性完成切削加工?；洳蛔阒?一是彈簧頂尖結(jié)構(gòu)無法應(yīng)用于重量重的大型工件，特別是大型細(xì)長軸，重量輕則數(shù)噸，重則達(dá)數(shù)十噸，加上在加工過程中因工件不圓會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，導(dǎo)致頂尖失效或者預(yù)頂載荷不足工件掉落引起質(zhì)量和安全事故；二是跟刀架操作不方便，使用前需對支撐塊進(jìn)行加工和研配以保證與工件較好的接觸面積，增加了大量生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，同時(shí)跟刀架加工質(zhì)量不穩(wěn)定，使用時(shí)頂緊力難以把握，力太小則不到增加剛性的效果，力太大工件則會(huì)出現(xiàn)“竹節(jié)狀”等質(zhì)量問題導(dǎo)致工件報(bào)廢；而且本身結(jié)構(gòu)的局限性也難以應(yīng)用于大型細(xì)長軸的加工中；而傳統(tǒng)使用中心架裝夾方式車削需以遞進(jìn)式加工出中心架位，加工誤差不斷重復(fù)累積，軸長徑比越大，累積誤差越大，無法滿足大型細(xì)長軸的精加工要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]設(shè)計(jì)目的:避免【背景技術(shù)】中的不足之處，設(shè)計(jì)一種即符合當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)裝備的制造水平，又能切實(shí)能解決大型細(xì)長軸精加工過程中的難點(diǎn)，同時(shí)又具有實(shí)際可操作性和可復(fù)制性的大型細(xì)長軸機(jī)械精加工方法。
[0006]設(shè)計(jì)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本申請?jiān)诩庸すに囍型ㄟ^增加消應(yīng)熱處理和自然時(shí)效處理的方法，使切削應(yīng)力得到充分釋放，從而在根源上減少了產(chǎn)品在精加工過程中的變形因素；其次，通過自主研制的過渡套、雞心夾頭、高精度悶頭、砂帶磨等工藝裝備應(yīng)用實(shí)現(xiàn)裝夾方式的創(chuàng)新，達(dá)到提高工件定位精度，減少加工中的變形和提高加工剛性的目的，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工藝方法的不足，解決了大型細(xì)長軸精加工的難題。為上本申請采用的加工工藝為:性能熱處理一粗加工一消應(yīng)熱處理一二次加工一深孔加工一半精加工一自然時(shí)效處理一精加工，工藝中通過消應(yīng)熱處理及自然時(shí)效工序的合理運(yùn)用，消除了大部分切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定了材料的變形組織；同時(shí)通研制的過渡套、雞心夾頭、高精度悶頭、砂帶磨工裝的使用達(dá)到消除累積誤差的產(chǎn)生，減少加工過程中的變形，增加加工的切削剛性，提高大型細(xì)長軸的加工精度和表面質(zhì)量。
[0007]技術(shù)方案:一種大型細(xì)長軸機(jī)械精加工方法:性能熱處理結(jié)束進(jìn)行粗加工，粗加工完成后消應(yīng)熱處理，消應(yīng)熱處理后二次加工，二次加工完成深孔加工，深孔加工完成后進(jìn)滋奶粉半精加工，半精加工完成后進(jìn)行自然時(shí)效處理，自然時(shí)效處理后進(jìn)行精加工，同時(shí)通過利用研制的過渡套、雞心夾頭、高精度悶頭、砂帶磨工裝消除累積誤差的產(chǎn)生，減少加工過程中的變形，增加加工的切削剛性，提高大型細(xì)長軸的加工精度和表面質(zhì)量。本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，一是通過加工工藝中增加消應(yīng)熱處理及自然時(shí)效工序的合理安排使切削加工形成的內(nèi)應(yīng)力得到充分釋放，使產(chǎn)品在后序的加工中及產(chǎn)品使用中變形小，精度尺寸更穩(wěn)定；二是通過合理的裝夾方式及工裝工具的創(chuàng)新應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，減少了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，降低了生產(chǎn)難度。
【附圖說明】
[0008]圖1是本申請雞心夾頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是過渡套工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是高精度悶頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4是傳統(tǒng)細(xì)長軸裝夾方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I表示卡盤、2表示卡爪、3表示床頭頂尖、4表示悶蓋，5表示彈簧頂頭。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:參照附圖1-3。一種大型細(xì)長軸機(jī)械精加工方法，性能熱處理結(jié)束進(jìn)行粗加工，粗加工完成后消應(yīng)熱處理，消應(yīng)熱處理后二次加工，二次加工完成深孔加工，深孔加工完成后進(jìn)滋奶粉半精加工，半精加工完成后進(jìn)行自然時(shí)效處理，自然時(shí)效處理后進(jìn)行精加工，同時(shí)通過利用研制的過渡套、雞心夾頭、高精度悶頭、砂帶磨工裝消除累積誤差的產(chǎn)生，減少加工過程中的變形，增加加工的切削剛性，提高大型細(xì)長軸的加工精度和表面質(zhì)量。在粗加工后增加消應(yīng)熱處理及精加工前增加自然時(shí)效處理消除釋放切削加工后形成的內(nèi)應(yīng)力，減少了應(yīng)力變形。切削大量金屬余量的粗加工工序后增加消應(yīng)熱處理工序，消應(yīng)熱處理過程中使用井式爐安裝，加熱至880°C，保溫12h，出爐空冷低于300°C，重新進(jìn)爐加熱至590°C，保溫20h，出爐空冷，消除粗加工過程中切除大量金屬余量后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；在精加工工序前增加自然時(shí)效處理，過程中采用托架以特定的軸擺放角度和擺放位置靜置36h，以釋放切削加工殘留