高精度錐孔的精加工與檢測(cè)

高精度錐孔的精加工與檢測(cè)摘要:提出一種精加工和測(cè)量錐孔的新方法,該方法加工和測(cè)量簡(jiǎn)便，并介紹其加工原理和檢測(cè)結(jié)果。在機(jī)械加工和檢測(cè)方面具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:高精度錐孔錐面內(nèi)側(cè)點(diǎn)合適加工余量我們單位生產(chǎn)的TBD234、TBD236、TBD604B等機(jī)型的進(jìn)氣門(mén)座、排氣門(mén)座是軍艦發(fā)動(dòng)機(jī)零件，這些產(chǎn)品屬于軍工引進(jìn)產(chǎn)品,主機(jī)廠(chǎng)裝機(jī)一直靠進(jìn)口原件，其價(jià)格很貴，為了降低成本，轉(zhuǎn)為國(guó)內(nèi)試制生產(chǎn),其材質(zhì)為半鋼合金鑄件,進(jìn)氣門(mén)座牌號(hào)為PL12MV，排氣門(mén)座牌號(hào)為PL33M，合金元素含量特別高，耐熱耐高溫耐磨、防銹防腐蝕，但鑄造困難,加工更困難。例如TBD234進(jìn)氣門(mén)座材料:PL12Mv1.8%?2.3%,Cr:12%?14%,Mo:2.0%?2.5%,Si:0.8%?1.20%Mn:0.5%?0.8%。TBD234排氣門(mén)座材料：PL33M含C:1.8%?2.3%,Cr:33%?35%,Mo:2.0%?2.5%,Si:1.8%?2.30%Mn:0.5?0.8%。毛坯經(jīng)過(guò)熱處理后達(dá)400HB左右,韌性高，強(qiáng)度高,硬度高，尺寸要求高、形位公差嚴(yán),表面粗糙度值Ra=0.8?0.4ym。特別是內(nèi)錐孔面要求嚴(yán)，與外圓及端面的跳動(dòng)為0.02mm,直線(xiàn)度0.01mm,進(jìn)氣門(mén)座內(nèi)錐孔面角度為30°+15'，排氣門(mén)座內(nèi)錐孔面角度為45°+15'，裝進(jìn)汽缸蓋與氣門(mén)配合,不再進(jìn)行研磨，不能漏氣，其口部尺寸特別嚴(yán)，進(jìn)氣門(mén)座為057?0.1，排氣門(mén)座為052?0.1,錐面角度與口部尺寸很難控制和檢測(cè)，其大或小直接影響氣門(mén)配合高度，錐面與內(nèi)孔R(shí)面相交面寬為2.5±0.1,給加工帶來(lái)了一定困難。這樣高精度內(nèi)錐面通常應(yīng)該采用專(zhuān)用精密內(nèi)錐孔磨床進(jìn)行加工，但是國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒(méi)有生產(chǎn)廠(chǎng)家，進(jìn)口這種專(zhuān)用設(shè)備需要100多萬(wàn)元，曾經(jīng)用普通磨床進(jìn)行改裝進(jìn)行加工,而且砂輪前端磨損快，尺寸很難保證,表面粗糙度差，形位公差達(dá)不到要求。由于生產(chǎn)任務(wù)緊急，主機(jī)廠(chǎng)急需產(chǎn)品裝機(jī)，能否用精車(chē)代替磨床？能否保證孔的精度？用戶(hù)就是上帝,質(zhì)量又是生命，都必須保證。本人憑長(zhǎng)期的機(jī)加和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，翻閱大量技術(shù)資料，總結(jié)出一套加工和檢測(cè)的方法，進(jìn)行了各個(gè)方面的研究,通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)裝機(jī)考核，各方面性能都達(dá)到了產(chǎn)品要求,產(chǎn)品試制取得了成功，深受用戶(hù)的稱(chēng)贊，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。還節(jié)約了進(jìn)口設(shè)備的資金，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，本人整個(gè)過(guò)程總結(jié)如下。1錐孔面加工應(yīng)該解決的問(wèn)題1.1合適的余量余量的大小直接影響加工的精度和表面粗糙度及形位公差，顯得由為重要,首先粗車(chē)錐孔，留加工余量1mm,通過(guò)半精車(chē)留余量0.2mm,最后精車(chē)孔到尺寸。2.2選擇合適的刀具及幾何參數(shù)刀具的材料和幾何參數(shù)是產(chǎn)品加工的精度和表面粗糙度及形位公差保證，我們選擇了YW4合金刀片，其紅硬性、耐熱耐高溫耐磨性比較好，用專(zhuān)用的90°端面車(chē)刀磨出第二個(gè)鋒角，修磨長(zhǎng)度為4~5mm,其夾角為120°并將它和副切削刃的連接處，用油石磨出r0.2?0.5mm的過(guò)渡刃。既可以增加刀尖強(qiáng)度和壽命,又可以減少殘留面積高度。以減少棱邊與孔壁的摩擦。切削刃的前后刀面需要用油石研磨，表面粗糙度值Ra0.8?0.4“m1.3避免積削瘤的產(chǎn)生為了避免積削瘤的產(chǎn)生，并注意充分冷卻，使切削速度高于30?35m/min,很重要的是降低各刃前、后面的表面粗糙度值，注意及時(shí)消除棱邊上的積削瘤殘痕,并用油石鐾光，避免孔壁劃傷。1.4改進(jìn)專(zhuān)用夾具為了保證其產(chǎn)品的形位公差，與外圓及端面的跳動(dòng)為0.02mm,其夾具的定位面的要求相當(dāng)高，端面的跳動(dòng)和內(nèi)孔跳動(dòng)要保證在0.004mm以?xún)?nèi)，內(nèi)孔定位面精度要求高，配合要求高，才能保證形位公差，間隙大就會(huì)造成跳動(dòng)大，表面粗糙度差，間隙小就會(huì)造成產(chǎn)品裝卸困難,我們針對(duì)這種情況,一是提高產(chǎn)品精磨尺寸，盡量相差在0.005mm以?xún)?nèi),二是提高夾具對(duì)夾具進(jìn)行了的改進(jìn)，如圖1所示，在產(chǎn)品定位端面內(nèi)部，增加了頂板和螺釘，裝零件時(shí),用內(nèi)六角搬手螺進(jìn),頂板處于松動(dòng)，用螺冒將產(chǎn)品壓緊，不影響端面定位。卸產(chǎn)品時(shí),首先卸下螺冒，用內(nèi)六角搬手螺出，頂住頂板迫使產(chǎn)品頂出，使定位孔的尺寸控制在±0.003mm,其間隙控制在0.003mm或過(guò)盈量0.003mm,都能夠順利輕松裝卸，很好地保證了內(nèi)外跳動(dòng)質(zhì)量。1.5改進(jìn)角度檢測(cè)方法由于角度公差很小，進(jìn)氣門(mén)座內(nèi)錐孔面角度為30。+10'，排氣門(mén)座內(nèi)錐孔面角度為45°+10'，而錐度面寬度2.5左右,用通常的角度樣板,無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，我們就根據(jù)正弦規(guī)的原理，制造了專(zhuān)用角度檢具，采用杠桿千分表及杠桿表架拖表的辦法進(jìn)行檢測(cè)，控制錐面內(nèi)外高度之差，根據(jù)圖紙要求計(jì)算,錐面內(nèi)測(cè)點(diǎn)比錐面外測(cè)點(diǎn)低0.009mm，在這之間就是合格品。1.6改進(jìn)錐度口部尺寸檢測(cè)方法錐度口部尺寸，采用游標(biāo)卡尺很難檢測(cè)，采用專(zhuān)用樣板制造比較困難，磨損比較快，檢測(cè)困難大，眼力強(qiáng)度大，稍不注意就會(huì)造成誤判。改進(jìn)成用球來(lái)檢測(cè)，使球與錐面一圓線(xiàn)接觸，這樣比較穩(wěn)定,通過(guò)尺寸換算變?yōu)楦叨瘸叽缂肮?，使之?jiǎn)單、方便、可靠，大大降低了費(fèi)用,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，很好地保證了產(chǎn)品質(zhì)量。如（圖1）所示。1.7對(duì)普通車(chē)床小拖板實(shí)施改進(jìn)小拖板運(yùn)動(dòng)一般是通過(guò)手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，作為加工產(chǎn)品,長(zhǎng)時(shí)間的手動(dòng)相當(dāng)辛苦。為了減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，變手動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)，增加了傳動(dòng)結(jié)構(gòu),采用齒輪傳遞，大大的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，走刀平穩(wěn)均勻，提高了表面粗糙度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。1.8滾軋表面，提高表面強(qiáng)度和粗糙度為了提高表面強(qiáng)度和粗糙度，我們采用了專(zhuān)用座圈精加工的滾壓器進(jìn)行滾壓,在精車(chē)后進(jìn)行,大大的提高了表面粗糙度,表面粗糙度值達(dá)到Ra0.2?0.1“n提高了兩個(gè)等級(jí)。通過(guò)滾壓提高了表面強(qiáng)度，使之耐磨耐熱耐高溫，增加了產(chǎn)品使用壽命。1.9在加工過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)車(chē)用夾具必須用螺栓在機(jī)床固定拉緊，松動(dòng)了會(huì)影響產(chǎn)品跳動(dòng)公差。車(chē)用夾具定位面必須在本機(jī)床上進(jìn)行精加工，才能保證定位面的跳動(dòng)公差，保證定位面的尺寸精度及表面粗糙度。產(chǎn)品與夾具定位面在加工之前必須擦拭干凈，否則影響定位精度，造成產(chǎn)品壓痕。加工產(chǎn)品錐面時(shí)，角度要進(jìn)行校對(duì)，產(chǎn)品在專(zhuān)用角度檢具進(jìn)行拖表校對(duì),角度校對(duì)之后，將刀架與拖板的固定螺釘擰緊，防止松動(dòng)，以防角度變化。刀具經(jīng)過(guò)修磨后，要重新進(jìn)行角度要校對(duì)，中心變化后角度已經(jīng)變化。2結(jié)語(yǔ)實(shí)踐證明:錐孔面的加工，只要能很好地綜合運(yùn)用上述提出的各項(xiàng)措施,就會(huì)獲得比較好的加工質(zhì)量，其效果基本接近磨錐面孔的質(zhì)量,而且這種方法比較簡(jiǎn)單,操作