在车床上加工偏心轮深孔零件的工艺改进

作者: 来源: 发布时间:2017年11月01日 点击数:

 

摘要:本文对滑阀式真空泵偏心轮偏心孔加工工艺方法进行改进,改变定位、装夹方法,工件不动,刀具旋转,减少定位、装夹误差及确保加工的稳定性,满足偏心轮偏心深孔的加工及高精度的要求。

 

关键词:偏心轮;真空泵;深孔;工艺特点;新老工艺比较;方法与措施。

1、工艺特点

偏心轮是滑阀式真空泵的关键零部件,与滑阀、导轨体一起是滑阀式真空泵内部的三大件,其中犹以偏心轮的尺寸位置精度要求高,加工难度大,该零件偏心距公差必须小于0.03mm。随着滑阀泵排量增大,偏心轮零件尺寸不断增大,偏心孔深度达到500mm以上,其孔径公差为0.02~0.03mm。零件材料为铸铁件,牌号HT200。以一种中型的滑阀泵为例,偏心轮外径�352 -0.02 -0.04、内孔�72+0.021  0、偏心距350.01、长度5000.025。这种零件在C630车床上也是属于较大型的,加工有相当的难度,而该零件是真空泵回转体部件中的关键零件,直接在泵体中带动滑阀做往复和偏摆运动。该零件的加工精度直接影响真空泵的性能:包括运转精度、平稳性、寿命、噪音等。

 

 

工件图:

2、原工艺方法及缺陷

对于尺寸不是很大的低排量滑阀式真空泵偏心轮,原加工工艺一直采用先在车床上加工偏心孔后,以偏心孔定位,磨削外圆。偏心孔定位一般采用涨胎结构的夹具,在平板上安装、打表校正好偏心距及形位精度。以偏心小孔定位加工大外圆,本身定位误差大,是致命的弱点,且定位夹具比较复杂,加工也需要积累一定实际操作经验的工人才能确保零件的加工精度。磨削过程中夹具偏心结构的离心力会增加加工误差,随着偏心轮规格尺寸变大,以偏心孔定位加工外圆难度更大,很难满足精度要求。

原工艺第二种方法是先加工好偏心轮外圆,在车床平盘上采用V形角铁外圆定位装夹工件,加工偏心孔。加工过程因工件、夹具偏心安装,这么大的偏心力矩很难控制平衡,会造成较大的偏心距误差及工件加工尺寸不稳定。加工过程工件旋转,刀具压装在刀架上,刀杆的长度势必要很长,因为必须要比工件的总长要长。这样又因刀杆过长造成加工效率低和较大的切削误差。

3、新工艺的设想、方法及措施

我们认真分析了原先的加工工艺,针对偏心轮零件的外形及深孔加工的特点,决定将原先的工件旋转改成刀具旋转。总的设想是将夹具做成镗模的形式,将车床的小刀架卸掉,然后将夹具固定在车床的中拖板上,利用车床的动力带动镗刀杆对偏心孔进行镗削。做好夹具后我们对工艺也进行了改动,先加工好偏心轮的外圆,然后以外圆定位加工偏心孔。夹具采用一块底板,底板上面再安装两块V形铁,工件装夹在V形铁上,加工过程中工件固定不动,避免了老工艺转工件离心力大的弊病,刀具旋转切削,确保加工的稳定性。镗刀杆由车床主轴带动,万向连接,刀杆由安装在夹具上的镗套两端支承,避免了老工艺车刀刀杆长悬臂加工造成的误差,同时可较大提高切削速度和加工效率。工件的形位公差、偏心距由夹具保证,孔径由浮动铰刀保证,避免了原工艺校正工装夹具的麻烦。而且对所用机床的精度没什么要求,只要能传递动力既可,我们用的就是一台报废的车床。刀具一般采用粗加工刀、半精加工刀和精加工浮动铰刀。分三个工步切削,第一个工步粗加工和第二工步半精加工分别双刀对称安装,抵消径向切削力,减少切削振动力;第三工步精加工采用浮动铰刀一次完成加工。  

对于加工长度500mm的偏心轮,镗刀杆的长度包括二倍工件长度1000mm,镗套支承一般120mm,上刀端留空150mm,出刀排屑端留100mm及莫氏锥度连接部份,刀杆总长度达到1500mm左右,由于工件的内孔尺寸是72mm,因此刀杆的直径最大也就只能做到60mm,该刀杆属于典型的细长轴零件。刀杆越长加工变形量越大,我们对加工500mm以上的偏心孔的刀排结构采用两跟刀排中间锥度连接,一刀杆一端采用外锥,另一刀杆一端采用内锥,拆卸工件或换刀时,可以很方便地拆下一端刀排。刀杆锥度连接采用拉紧螺栓紧固,拉紧时刀排端面与螺栓六角端面之间垫有开口垫圈,确保拉紧螺栓紧固时,螺栓退出端面(左端)与刀杆内端面之间留有间隙。退出刀杆时,松开拉紧螺栓,使螺栓退出端面与刀杆退出端内端面之间靠死,使刀排锥面松开后拆下拉紧螺栓,可取出一端连接刀杆。镗刀杆锥度连接可减少刀杆长度过长造成的加工变形,提高了刀杆制造精度,同时工件拆卸时可缩短工作行程50%。卸工件只需把刀杆从联结处松开即可实现工件的装卸,避免了一般镗摸装卸工件需拿下刀,把镗杆拉到一端才能实现工件的装卸。锥度联结镗刀杆的结构示意图如下:

1镗杆;2镗杆;3螺栓;4开口垫片;5螺母;

4、实施效果

新工艺方案实施过程,夹具制造一次调整合格后,下次加工只需装上夹具无需校正就可以完全满足加工要求,定位准确、质量稳定更适合真空泵行业多品种,中、小批量轮翻生产的特点。通过多批实际生产的考验,加工合格率达到百分之百,避免了原加工工艺不稳定及每次调整工装夹具造成的报废,按老工艺生产一般报废率达到5%以上,新工艺实施后对工人的技术要求大为降低,工作效率可提高40%50%,为企业的生产发挥了很大的作用。

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