本發(fā)明涉及一種鋼件襯套臺階孔同軸度的加工方法，屬于高精度零件加工
技術領域：
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背景技術：
：在某新產(chǎn)品中，有一種鋼件襯套類零件，其內(nèi)孔為兩種不同直徑的臺階孔，零件對大孔與小孔之間的同軸度要求非常高。對于同軸度要求較高的零件，目前傳統(tǒng)的加工方法主要有以下兩種：一種是采用數(shù)控車床或普通車床一次裝夾加工大孔與小孔的方法；另一種是采用同軸度研磨器修正兩孔同軸度或跳動的方法。上述兩種方法對于加工高硬度的鋼材料來說，加工質(zhì)量很不穩(wěn)定，一次加工合格率只能達到10-60%，由于鋼件襯套的硬度要求較高，熱處理變形較大，最終精加工時往往跳動修正達不到要求，加工難度相當大。導致加工停滯不前，任務無法交付。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，提供一種鋼件襯套臺階孔同軸度的加工方法，以解決新產(chǎn)品研制過程中關鍵零件合格率低，無法保證任務交付的技術難題，從而克服現(xiàn)有技術的不足。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：本發(fā)明的一種鋼件襯套臺階孔同軸度的加工方法為，該方法采用S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床并結合S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床的強大編程功能實現(xiàn)鋼件襯套一次裝夾加工兩臺階孔的方法，以保證兩臺階孔的同軸度；裝夾時以零件外圓為加工的定位夾緊基準面，選用軟爪夾具；并修磨軟爪使軟爪跳動不得大于零件的精度要求；根據(jù)零件的尺寸、粗糙度、圓柱度和同軸度要求選擇合適的砂輪，采用金剛筆將砂輪外圓表面修平整不能有錐度；編寫加工程序，將加工程序輸入S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床，并在S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床上注冊加工零件的三維坐標0點位置；并將砂輪位置調(diào)整至三維坐標0點位置，啟動S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床根據(jù)程序自動完成加工過程。前述方法中，所述一次裝夾加工兩臺階孔是將零件裝夾在S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床的軟爪上后，加工完兩臺階孔中的一個孔之后，不能將零件從軟爪上卸下，直接進行第二個孔的加工，以確保兩臺階孔的同軸度要求。前述方法中，所述選擇合適的砂輪是選擇砂輪的外徑，砂輪桿的直徑，砂輪的材料，砂輪材料的粒度；砂輪的外徑根據(jù)零件中兩臺階孔的內(nèi)徑選擇；加工φ10mm以上內(nèi)孔時，砂輪外徑=（0.6～0.8）×加工孔徑尺寸；加工φ10mm以下的深長孔時，采用電鍍立方氮化硼的電鍍砂輪；砂輪桿的直徑應為0.8～0.9倍的加工孔徑尺寸。前述方法中，所述砂輪的材料根據(jù)加工零件的材料選擇；砂輪材料的粒度根據(jù)加工零件的表面粗糙度要求選擇；當零件表面粗糙度要求大于Ra0.4時，選擇粒度為46-80的砂輪；當零件表面粗糙度小于Ra0.4時，選擇粒度為100-220的砂輪。前述方法中，所述編寫加工程序主要是控制磨削方式及進給量；當加工余量大于0.1mm時，每次的進給量為0.05mm；當加工余量為0.05～0.1mm時，每次的進給量為0.02mm；當加工余量小于或等于0.05mm時，每次的進給量為0.01mm。前述方法中，所述S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床使用的是坐標方向固定，坐標0點不確定的活動坐標系；注冊加工零件的三維坐標0點位置時，選擇大孔外端面為Z坐標的坐標“0”點，零件中心軸線所在的水平面為Y坐標在坐標“0”點，砂輪外圓與零件內(nèi)孔表面接觸的線所在的豎直面為X坐標的坐標“0”點。前述方法中，所述將砂輪位置調(diào)整至三維坐標0點位置采用手動調(diào)整方式；通過S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床手柄控制砂輪的橫向進刀速度將砂輪外端面與零件大孔外端面重合注冊Z坐標0點；通過手柄調(diào)整砂輪軸線的位置與零件中心線重合，注冊Y坐標0點；通過手柄控制砂輪的縱向進刀速度，使砂輪外緣與零件內(nèi)孔邊緣接觸，注冊X坐標0點。前述方法中，所述注冊X坐標0點時，先測量出零件小孔的實際尺寸和砂輪外圓的實際尺寸，計算出尺寸差ΔD；砂輪從小孔中心進入小孔后，橫向進刀ΔD/2-0.02mm進行小孔試加工；根據(jù)試加工后內(nèi)孔尺寸的變化量，確定砂輪是否接觸到小孔孔壁；如試加工后內(nèi)孔尺寸無變化則說明砂輪未接觸到小孔孔壁，重復進刀，直至內(nèi)孔尺寸發(fā)生變化，將這時的坐標值設為小孔的X坐標0點。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明突破了鋼件襯套臺階孔同軸度加工只能采用傳統(tǒng)的數(shù)控車床或普通車床一次裝夾加工和采用同軸度研磨器修正兩孔同軸度或跳動的方法，為鋼件襯套臺階孔同軸度要求較高零件在數(shù)控內(nèi)圓磨床上加工探索出了一條新的加工手段。使零件的加工合格率由現(xiàn)有的10-60%提高到了90%以上。保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了加工成本。首次實現(xiàn)了高精度鋼件襯套臺階孔同軸度不大于0.005mm要求的加工，為以后此類同軸度要求的零件加工指明了方向。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例3的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。本發(fā)明的一種鋼件襯套臺階孔同軸度的加工方法為，該方法采用S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床并結合S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床的強大編程功能實現(xiàn)鋼件襯套一次裝夾加工兩臺階孔的方法，以保證兩臺階孔的同軸度；裝夾時以零件外圓為加工的定位夾緊基準面，選用軟爪夾具；并修磨軟爪使軟爪跳動不得大于零件的精度要求；根據(jù)零件的尺寸、粗糙度、圓柱度和同軸度要求選擇合適的砂輪，采用金剛筆將砂輪外圓表面修平整不能有錐度；編寫加工程序，將加工程序輸入S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床，并在S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床上注冊加工零件的三維坐標0點位置；并將砂輪位置調(diào)整至三維坐標0點位置，啟動S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床根據(jù)程序自動完成加工過程。所述一次裝夾加工兩臺階孔是將零件裝夾在S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床的軟爪上后，加工完兩臺階孔中的一個孔之后，不能將零件從軟爪上卸下，直接進行第二個孔的加工，以確保兩臺階孔的同軸度要求。所述選擇合適的砂輪是選擇砂輪的外徑，砂輪桿的直徑，砂輪的材料，砂輪材料的粒度；砂輪的外徑根據(jù)零件中兩臺階孔的內(nèi)徑選擇；加工φ10mm以上內(nèi)孔時，砂輪外徑=（0.6～0.8）×加工孔徑尺寸；加工φ10mm以下的深長孔時，采用電鍍立方氮化硼的電鍍砂輪；砂輪桿的直徑應為0.8～0.9倍的加工孔徑尺寸。砂輪的材料根據(jù)加工零件的材料選擇；砂輪材料的粒度根據(jù)加工零件的表面粗糙度要求選擇；當零件表面粗糙度要求大于Ra0.4時，選擇粒度為46-80的砂輪；當零件表面粗糙度小于Ra0.4時，選擇粒度為100-220的砂輪。編寫加工程序主要是控制磨削方式及進給量；當加工余量大于0.1mm時，每次的進給量為0.05mm；當加工余量為0.05～0.1mm時，每次的進給量為0.02mm；當加工余量小于或等于0.05mm時，每次的進給量為0.01mm。S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床使用的是坐標方向固定，坐標0點不確定的活動坐標系；注冊加工零件的三維坐標0點位置時，選擇大孔外端面為Z坐標的坐標“0”點，零件中心軸線所在的水平面為Y坐標在坐標“0”點，砂輪外圓與零件內(nèi)孔表面接觸的線所在的豎直面為X坐標的坐標“0”點。所述將砂輪位置調(diào)整至三維坐標0點位置采用手動調(diào)整方式；通過S145高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床手柄控制砂輪的橫向進刀速度將砂輪外端面與零件大孔外端面重合注冊Z坐標0點；通過手柄調(diào)整砂輪軸線的位置與零件中心線重合，注冊Y坐標0點；通過手柄控制砂輪的縱向進刀速度，使砂輪外緣與零件內(nèi)孔邊緣接觸，注冊X坐標0點。注冊X坐標0點時，先測量出零件小孔的實際尺寸和砂輪外圓的實際尺寸，計算出尺寸差ΔD；砂輪從小孔中心進入小孔后，橫向進刀ΔD/2-0.02mm進行小孔試加工；根據(jù)試加工后內(nèi)孔尺寸的變化量，確定砂輪是否接觸到小孔孔壁；如試加工后內(nèi)孔尺寸無變化則說明砂輪未接觸到小孔孔壁，重復進刀，直至內(nèi)孔尺寸發(fā)生變化，將這時的坐標值設為小孔的X坐標0點。本發(fā)明的加工方法補充說明1.加工前準備A、機床、夾具及定位方式機床設備為數(shù)控內(nèi)圓磨床，型號：S145。根據(jù)零件的結構及數(shù)控內(nèi)圓磨床的特點確定定位裝夾方式：以零件外圓為加工的定位夾緊基準面，選用軟爪為夾具。加工前采用軟爪一方面可以避免夾傷零件，另外還可以根據(jù)零件裝夾后找正情況鏜軟爪。、裝夾找正按零件夾持基準外圓磨軟爪，軟爪跳動不得大于0.01mm。將零件裝夾在磨床頭架上。注意不得將零件夾傷，夾變形。找正內(nèi)孔對中心的跳動0.01mm以內(nèi)。如果是技條要求很高(同軸度或跳動要求0.005mm最大)的零件應找正在0.005mm以內(nèi)。、修整砂輪檢查金剛筆的位置是否安裝正確，筆尖是否平整。編程修整砂輪。注意：如果是電鍍立方氮化硼砂輪則不進行砂輪的修整。因為：1、立方氮化硼的硬度高，金剛筆對它的修整效果不明顯；2、電鍍砂輪的鍍層很薄，通常單邊只有0.3～0.5mm，多次修整砂輪磨損快。檢查砂輪的修整狀況。砂輪外圓表面應修平整，不能有錐度。數(shù)控內(nèi)園磨床砂輪的選擇A、選擇砂輪：加工鋼件類臺階襯套一般選用兩個砂輪分別加工大孔和小孔。但當兩孔直徑相差不大時，可以使用一個砂輪對兩孔進行磨削。、砂輪材料的選擇根據(jù)所要加工的零件的材料選擇合適砂輪的材料。表一：常用磨料及應用范圍C、磨料粒度的選擇磨料的粒度表示磨料顆粒尺寸的大小，磨料粒度范圍用數(shù)字來表示（見表二）。表二：部分粒度及磨粒實際尺寸對照表砂輪的粒度直接影響到零件的表面粗糙度及磨削效率。一般來說，用粗粒度的砂輪磨削時磨削效率高，但零件表面的粗糙度差；用細粒度的砂輪磨削時，零件表面粗糙度較好，但磨削效率低。因此，在滿足零件表面粗糙度要求的前提下，應盡量選用粒度較粗的砂輪，以保證較高的磨削效率。對于零件表面粗糙度要求大于Ra0.4的零件，建議選擇粒度為46-80的砂輪；對于零件表面粗糙度小于Ra0.4的零件，建議選擇粒度為100-220的砂輪。表三：常用粒度及適用范圍表四：典型鋼材料及選用砂輪的材料及粒度對照表（供參考）備注：“（）”內(nèi)為CBN的粒度。、砂輪直徑的選擇砂輪直徑是影響加工效率的一個重要要素。一般來說，砂輪直徑越大，切削力越大，切削速度越快，加工效率越高。選擇砂輪時應根據(jù)所要加工的零件的內(nèi)孔尺寸選擇合適的砂輪外圓。通常，加工φ10以上的內(nèi)孔時，砂輪外徑=（0.6～0.8）×加工孔徑尺寸；加工10以下的深長孔（內(nèi)孔長度/內(nèi)孔直徑≥7的內(nèi)孔），應采用電鍍立方氮化硼的電鍍砂輪，砂輪的砂輪桿應盡量粗（一般為0.8～0.9倍的加工孔徑尺寸），否則磨削時砂輪桿強度不夠，影響加工質(zhì)量。程序的編制A、程序編制中進給量及磨削方式的選擇，按表五執(zhí)行。表五，鋼件類臺階襯套加工參數(shù)程序編制中砂輪走刀方式的選擇加工，此方法加工時不但零件的直線度及橢圓度精度較高，而且零件的表面粗糙度也很好，能夠滿足設計的要求。、對刀注冊坐標“0”點數(shù)控內(nèi)磨使用的是坐標方向固定，坐標“0”點不確定的活動坐標系。通常選擇大孔外端面為Z坐標“0”點，零件中心軸線所在的水平面為Y坐標“0”點，砂輪外圓與零件內(nèi)孔表面接觸的線所在的豎直面為X坐標“0”點。S145中Z坐標主要影響砂輪的行程，Y坐標主要影響砂輪的高度，X坐標主要影響砂輪的縱向進刀（“+”為退刀，“-”為進刀）。要注冊各坐標的坐標“0”點，需要砂輪接近零件，并深入到零件內(nèi)孔。在這個過程中為了防止砂輪撞上零件，必須用過程控制單元（俗稱手柄）手動控制砂輪的橫向進刀速度。砂輪距零件外端面10mm以上時，砂輪移動速度為0.1mm/次；砂輪距零件外端面1～10mm時，砂輪移動速度為0.05mm/次；砂輪距零件外端面1mm以內(nèi)時，砂輪移動速度不能超過0.02mm/次。在砂輪距離零件5～10mm時，必須要暫停砂輪進刀，用眼睛觀察砂輪靠近零件的情況。如果發(fā)現(xiàn)砂輪可能撞上零件，應馬上將砂輪復位。調(diào)整砂輪位置參數(shù)后重新進刀，確保砂輪橫向進刀時不能撞上零件。當砂輪外端面與零件大孔外端面重合（目視）時，注冊Z坐標“0”點。調(diào)整砂輪軸線的位置與零件中心線重合（目視），注冊Y坐標“0”點。注冊X坐標的坐標“0”點比較困難。要注冊X坐標的坐標“0”點，必須要將砂輪深入到待加工內(nèi)孔內(nèi)部。注冊大孔X坐標的坐標“0”點時，用眼睛觀察砂輪外圓與零件內(nèi)孔之間的距離L，用手柄控制砂輪的縱向進刀速度。L≥0.3mm時，進刀速度不得超過0.15mm/次；0.05mm≤L＜0.3mm時，進刀速度不得超過0.02mm/次；L＜0.05mm時，進刀速度不得超過0.01mm/次。如果目視砂輪接觸到零件，則轉動裝夾零件的卡盤，判斷零件是否與零件內(nèi)孔表面實際接觸。注冊完大孔的X坐標的坐標“0”點后應將砂輪退出零件，然后才能進行小孔X坐標的坐標“0”點注冊。在注冊小孔X坐標的坐標“0”點時，砂輪必須從小孔中心進入小孔。因為臺階小孔通常處在看不到的位置，只有從小孔中心進刀，才能保證砂輪不和零件碰撞。注冊時，先測量出零件小孔的實際尺寸和砂輪外圓的實際尺寸，計算出尺寸差ΔD。砂輪從小孔中心進入小孔后，橫向進刀ΔD/2-0.02mm進行小孔試加工。加工后在機床上測量內(nèi)孔尺寸是否變化。如果內(nèi)孔尺寸不變，說明砂輪未接觸到小孔，進刀Δt（Δt的取值與加工余量有關，見表六）后重新測量。如果內(nèi)孔尺寸變大，說明砂輪切削到零件內(nèi)孔，那么就可以將這時的坐標值設為小孔的X坐標的坐標“0”點。表六：Δt與加工余量對照表（供參考）加工余量（mm）≤0.050.05～0.1＞0.1Δt（mm）0.010.020.054.工藝流程方法熱處理--→研磨內(nèi)孔→磨外圓→去毛刺→磨內(nèi)孔；研磨內(nèi)孔和磨外圓工序是為了磨內(nèi)孔有一個同軸度較好的夾持基準，方便在磨內(nèi)孔時找正零件及對零件的圓柱度有很大的提高。實施例1淬火類零件如圖1所示，材料為9Cr18。熱處理要求：硬度≥56HRC。該零件為薄壁零件，加工過程中極易產(chǎn)生變形。采用本發(fā)明的加工方法零件的合格率在98%以上。實施例2滲碳類零件如圖2所示，材料：12CrNi3A，熱處理要求：滲碳深度0.6～0.8mm（設計圖要求0.4～0.7mm），硬度≥56HRC。該零件的加工難點在于φ4孔非常小，同軸度難以加工，難以保證。采用本發(fā)明的加工方法，零件大孔的圓柱度及大孔對小孔的跳動值能夠滿足工藝要求，且加工質(zhì)量穩(wěn)定。由于φ4小孔位置比較深，需要砂輪桿的長度比較大，因此，砂輪桿的韌性較差，造成φ4孔的圓柱度及表面粗糙度較差，需留一定的加工余量（通常需要0.02～0.03mm）在100工序研磨孔修正。合格率為96%。實施例3滲氮類零件如圖3所示，材料：4Cr14Ni14W2Mo，熱處理要求：滲氮深度≥0.1mm（設計要求滲氮深度不小于0.07mm），硬度≥700HV。這類零件的加工難點是滲氮后零件內(nèi)孔的余量很?。▎芜呌嗔繛?.03～0.05mm），如果零件滲氮變形過大，很容易造成零件內(nèi)孔磨不起來，導致零件報廢。因此，控制零件滲氮變形十分關鍵。經(jīng)過與熱表分廠的冷熱協(xié)調(diào)，機加分廠在熱處理前保證同軸度φ0.01，熱表分廠保證熱處理后同軸度φ0.03。熱處理后由數(shù)控內(nèi)磨將零件同軸度校正在φ0.005max。磨孔后兩孔的同軸度能夠滿足設計圖要求。采用本發(fā)明的技術方案后，最終實現(xiàn)了鋼件襯套臺階內(nèi)孔同軸度高精度的加工，產(chǎn)品檢驗合格并交付使用。后續(xù)零通過雙間隙精密偶件低溫靈活性試驗滿足了設計要求。本發(fā)明的技術方案合理的利用了單位現(xiàn)有的加工設備，克服了外界困難，不僅使產(chǎn)品及時的加工交付，還對單位的機加加工能力方面做出了貢獻，使鋼件襯套臺階孔的加工不再局限于傳統(tǒng)的車床及研磨，保證了加工質(zhì)量，節(jié)約了加工成本。最重大的意義在于：首次實現(xiàn)了高精度鋼件襯套臺階孔同軸度不大于0.005mm要求的加工，為以后此類同軸度要求的零件加工指明了方向。當前第1頁1 2 3