专利名称：小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具，属于机械加工工艺技术领域。
背景技术：
缸体类零件很多，尤其翼张机构缸体是缸体类具有代表性的零件之一。缸体为小直径、薄壁、深孔零件，且内孔加工精度高(见附图1)，缸体在加工时会遇见很多问题，采用常规的机械加工方法实现困难，很难达到设计要求。最突出的特点是车削时刀杆细而长，孔壁薄，刀杆刚性差，强度低，容易产生较大振动和让刀现象，而且产生锥形误差，严重影响到工件孔壁的粗糙度和精度；由于孔深冷却液不易进去，排屑困难，往往因堵塞而拉坏孔壁， 使刀具磨损加剧，降低刀具寿命；刀具在深孔里切削不能直观加工的精度和粗糙度难以控制；深孔的进出处常出现波纹，喇叭口，车削直线性差，使加工精度降低；深孔加工时孔轴线容易歪斜，钻削中钻头容易引偏。
发明内容
本发明的目的是为了解决采用常规的机械加工方法难于达到缸体类零件的设计要求和加工困难的问题，进而提供一种小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具。本发明的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺的步骤为步骤一、毛坯料选用圆钢，利用车削的工艺方法对毛坯外圆进行加工，将零件两侧端面车平，保证零件设计全长，并分别在两侧端面中心位置打中心孔；在车床上，采用顶紧双侧端面的中心孔的装夹方式，车削外圆至设计直径，在车削过程中用百分表打表找正，保证外圆的直线度小于或等于0. 005mm,同轴度小于或等于0. 005mm ；步骤二、车削内孔，在车床上用三爪夹盘夹紧零件，用中心架支撑零件外圆，车床尾座装夹加长钻头，采用阶梯递进式，逐层钻通第一内孔与第二内孔，保证第一内孔钻至设计孔深，第一内孔的直径留有1 2mm的车加工余量，第二内孔的直径留有1 2mm的车加工余量；然后粗车精车第一内孔与第二内孔孔径，第一内孔的直径留有0. 15 0. 20mm的磨削余量，第二内孔的直径留有0. 15 0. 20mm的磨削余量，车削过程使用切削液；步骤三、磨削内孔，设备选用万能磨床，将夹爪夹在零件的小内径部位处，将中心架架在零件中间部位处，固定在磨床工作台上，用加长划针打零件内孔的两端及零件中间位置，找正零件位置，保证零件内孔第一内孔与第二内孔同轴度为0. 002mm，找正后，将零件夹紧；磨削工具安装在万能磨床尾架上；通过万能磨床尾架上的电机的转动，带动加长刀柄及磨头转动，磨头转速为eOOOn/min 7000n/min，零件相对磨头做低速回转运动，零件转速为80n/min 120n/min，磨头对零件的第一内孔和第二内孔进行单侧磨削，磨削过程中采用磨削液，磨削液用水稀释，稀释后的磨削混合液中磨削液的质量百分比为5%，完成零件的深孔加工。
本发明的用于实现小直径薄壁深孔高精度零件的加工的磨削工具，所述磨削工具由磨头和加长刀柄组成，所述加长刀柄的尾端采用莫式锥度结构，磨头固定安装在加长刀柄的首端，磨头与加长刀柄同轴设置；所述磨头为圆柱形磨头，磨头由白玉刚制成，磨头的粒度为60# 80#，硬度等级选为中软，磨头的外径尺寸比零件的第二内孔的直径小1 2mm,加长刀柄由合金工具钢制成，加长刀柄的有效工作长度为210mm。本发明与现有技术相比具有以下有益效果本发明的加工工艺实现了内孔直径大于或等于Φ 20mm,公差大于或等于0. 022mm,同轴度要求大于或等于0. 02mm,壁厚差大于或等于4. 5mm，零件设计全长小于或等于216mm，内孔表面粗糙度要求0. 8 μ m的小直径薄壁深孔精度、粗糙度高零件的机械加工。本发明的加工工艺尤其适用于机械加工领域内高强度合金钢(30CrMnSiA)小直径薄壁深孔高精度零件的制造工艺技术中。
图1是小直径薄壁深孔高精度零件的主视剖视图，图2是本发明的磨削工具安装在万能磨床尾架5上的主视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺的步骤为步骤一、毛坯料选用圆钢，利用车削的工艺方法对毛坯外圆进行加工，将零件两侧端面车平，保证零件设计全长H1，并分别在两侧端面中心位置打中心孔；在车床上，采用顶紧双侧端面的中心孔的装夹方式，车削外圆至设计直径D3，在车削过程中用百分表打表找正，保证外圆的直线度小于或等于0. 005mm,同轴度小于或等于0. 005mm ；步骤二、车削内孔，在车床上用三爪夹盘夹紧零件，用中心架支撑零件外圆，车床尾座装夹加长钻头，采用阶梯递进式，逐层钻通第一内孔1与第二内孔2，保证第一内孔1钻至设计孔深H2，第一内孔1的直径D1留有1 2mm的车加工余量，第二内孔2的直径D2留有1 2mm的车加工余量；然后粗车精车第一内孔1与第二内孔2孔径，第一内孔1的直径 D1留有0. 15 0. 20mm的磨削余量，第二内孔2的直径D2留有0. 15 0. 20mm的磨削余量， 车削过程使用切削液；步骤三、磨削内孔，设备选用万能磨床，将夹爪夹在零件的小内径部位K处，将中心架架在零件中间部位F处，固定在磨床工作台上，用加长划针打零件内孔的两端及零件中间位置，找正零件位置，保证零件内孔第一内孔1与第二内孔2同轴度为0. 002mm，找正后，将零件夹紧；磨削工具安装在万能磨床尾架5上；通过万能磨床尾架5上的电机的转动，带动加长刀柄4及磨头3转动，磨头3转速为eOOOn/min 7000n/min，零件相对磨头 3做低速回转运动，零件转速为SOn/min 120n/min，磨头3对零件的第一内孔1和第二内孔2进行单侧磨削，磨削过程中采用磨削液，磨削液用水稀释，稀释后的磨削混合液中磨削液的质量百分比为5%，完成零件的深孔加工。本实施方式的步骤二中的粗车采用的是现有技术工艺。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中的三爪夹盘的夹爪用薄铝片包上。防止夹爪直接作用在零件外圆上，破坏零件表面的光洁度。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中粗车时，选用后角为4° 6°内孔车刀，精车时，选用后角为8° 12°的内孔车刀。以减少后刀面与零件之间的摩擦，避免切削热增加，提高表面粗糙度；精车内孔时应将前角增大，使车刀刃口锋利，变形和摩擦减小，产生热量少切削温度下降，可使切削省力并使切屑顺利排
出ο具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一、二或三不同的是步骤二中精车时，车刀为正值刃倾角车刀。使切屑排向待加工表面以免划伤拉毛已加工表面。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一、二、三或四不同的是步骤二中精车时，车刀的刀尖圆弧半径为0. 25mm。刀尖圆弧增大较易引起振动。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不同的是步骤二中采用的切削液为T多功能乳化油。稳定性好、冷却性好、润滑性好。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四、五或六不同的是步骤三中的夹爪用薄铝片包上。防止夹爪直接作用在零件外圆上，破坏零件表面的光洁度。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四、五、六或七不同的是 步骤三中的磨头3转速为6500n/min，零件相对磨头3做低速回转运动，零件转速为IOOn/ min,以达到最好的磨削质量。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四、五、六、七或八不同的是步骤三中磨削液为WH-86磨削液。冷却性好，兼具清洗性能和润滑性能。
具体实施方式
十用于实现小直径薄壁深孔高精度零件的加工的磨削工具，所述磨削工具由磨头3和加长刀柄4组成，所述加长刀柄4的尾端采用莫式锥度结构，磨头3固定安装在加长刀柄4的首端，磨头3与加长刀柄4同轴设置；所述磨头3为圆柱形磨头，磨头3由白玉刚制成，磨头3的粒度为60# 80#，硬度等级选为中软，磨头3的外径尺寸D4比零件的第二内孔2的直径&小1 2mm，加长刀柄4由合金工具钢制成，加长刀柄4的有效工作长度L为210mm。其它与具体实施方式
一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
权利要求
1.小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于加工工艺的步骤为步骤一、毛坯料选用圆钢，利用车削的工艺方法对毛坯外圆进行加工，将零件两侧端面车平，保证零件设计全长(H1),并分别在两侧端面中心位置打中心孔；在车床上，采用顶紧双侧端面的中心孔的装夹方式，车削外圆至设计直径(D3),在车削过程中用百分表打表找正，保证外圆的直线度小于或等于0. 005mm,同轴度小于或等于0. 005mm ；步骤二、车削内孔，在车床上用三爪夹盘夹紧零件，用中心架支撑零件外圆，车床尾座装夹加长钻头，采用阶梯递进式，逐层钻通第一内孔(1)与第二内孔O)，保证第一内孔(1) 钻至设计孔深(H2)，第一内孔⑴的直径(D1)留有1 2mm的车加工余量，第二内孔⑵的直径(D2)留有1 2mm的车加工余量；然后粗车精车第一内孔(1)与第二内孔(2)孔径， 第一内孔(1)的直径(D1)留有0. 15 0. 20mm的磨削余量，第二内孔(2)的直径(D2)留有 0. 15 0. 20mm的磨削余量，车削过程使用切削液；步骤三、磨削内孔，设备选用万能磨床，将夹爪夹在零件的小内径部位(K)处，将中心架架在零件中间部位(F)处，固定在磨床工作台上，用加长划针打零件内孔的两端及零件中间位置，找正零件位置，保证零件内孔第一内孔(1)与第二内孔( 同轴度为0. 002mm，找正后，将零件夹紧；磨削工具安装在万能磨床尾架(5)上；通过万能磨床尾架(5)上的电机的转动，带动加长刀柄(4)及磨头(3)转动，磨头(3)转速为6000n/min 7000n/min，零件相对磨头(3)做低速回转运动，零件转速为80n/min 120n/min，磨头(3)对零件的第一内孔⑴和第二内孔⑵进行单侧磨削，磨削过程中采用磨削液，磨削液用水稀释，稀释后的磨削混合液中磨削液的质量百分比为5%，完成零件的深孔加工。
2.根据权利要求1所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于步骤二中的三爪夹盘的夹爪用薄铝片包上。
3.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤二中粗车时，选用后角为4° 6°内孔车刀，精车时，选用后角为8° 12°的内孔车刀。
4.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤二中精车时，车刀为正值刃倾角车刀。
5.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤二中精车时，车刀的刀尖圆弧半径为0. 25mm。
6.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤二中采用的切削液为T多功能乳化油。
7.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤三中的夹爪用薄铝片包上。
8.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤三中的磨头C3)转速为6500n/min，零件相对磨头( 做低速回转运动，零件转速为 100n/mino
9.根据权利要求1或2所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺，其特征在于 步骤三中磨削液为WH-86磨削液。
10.为了实现权利要求1所述的小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺的磨削工具， 其特征在于所述磨削工具由磨头(3)和加长刀柄(4)组成，所述加长刀柄(4)的尾端采用莫式锥度结构，磨头(3)固定安装在加长刀柄(4)的首端，磨头(3)与加长刀柄(4)同轴设置；所述磨头⑶为圆柱形磨头，磨头(3)由白玉刚制成，磨头(3)的粒度为60# 80#，硬度等级选为中软，磨头⑶的外径尺寸(D4)比零件的第二内孔(2)的直径(D2)小1 2mm， 加长刀柄由合金工具钢制成，加长刀柄的有效工作长度(L)为210mm。
全文摘要
小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具，它涉及一种薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具。本发明解决了采用常规的机械加工方法难于达到缸体类零件的设计要求和加工困难的问题。本发明的工艺步骤为车削毛坯外圆及端面，采用阶梯递进式逐层钻通第一内孔与第二内孔；通过万能磨床尾架上的电机的转动，带动加长刀柄及磨头转动，零件相对磨头做低速回转运动，磨头对零件进行磨削，完成零件加工。磨削工具的加长刀柄的尾端采用莫式锥度结构，磨头固定安装在加长刀柄的首端，磨头由白玉刚制成，加长刀柄由合金工具钢制成。本发明的加工工艺尤其适用于机械加工领域内小直径薄壁深孔高精度零件的制造工艺技术中。
文档编号B23P13/00GK102294569SQ20101020566
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者张明, 武晓燕, 赵源东, 闫明春, 高立栋 申请人:哈尔滨建成集团有限公司