高精度锥孔的精加工与检测

高精度锥孔的精加工与检测摘要:提出一种精加工和测量锥孔的新方法,该方法加工和测量简便，并介绍其加工原理和检测结果。在机械加工和检测方面具有一定的参考价值。关键词:高精度锥孔锥面内侧点合适加工余量我们单位生产的TBD234、TBD236、TBD604B等机型的进气门座、排气门座是军舰发动机零件，这些产品属于军工引进产品,主机厂装机一直靠进口原件，其价格很贵，为了降低成本，转为国内试制生产,其材质为半钢合金铸件,进气门座牌号为PL12MV，排气门座牌号为PL33M，合金元素含量特别高，耐热耐高温耐磨、防锈防腐蚀，但铸造困难,加工更困难。例如TBD234进气门座材料:PL12Mv1.8%〜2.3%,Cr:12%〜14%,Mo:2.0%〜2.5%,Si:0.8%〜1.20%Mn:0.5%〜0.8%。TBD234排气门座材料：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%。毛坯经过热处理后达400HB左右,韧性高，强度高,硬度高，尺寸要求高、形位公差严,表面粗糙度值Ra=0.8〜0.4ym。特别是内锥孔面要求严，与外圆及端面的跳动为0.02mm,直线度0.01mm,进气门座内锥孔面角度为30°+15'，排气门座内锥孔面角度为45°+15'，装进汽缸盖与气门配合,不再进行研磨，不能漏气，其口部尺寸特别严，进气门座为057〜0.1，排气门座为052〜0.1,锥面角度与口部尺寸很难控制和检测，其大或小直接影响气门配合高度，锥面与内孔R面相交面宽为2.5±0.1,给加工带来了一定困难。这样高精度内锥面通常应该采用专用精密内锥孔磨床进行加工，但是国内暂时还没有生产厂家，进口这种专用设备需要100多万元，曾经用普通磨床进行改装进行加工,而且砂轮前端磨损快，尺寸很难保证,表面粗糙度差，形位公差达不到要求。由于生产任务紧急，主机厂急需产品装机，能否用精车代替磨床？能否保证孔的精度？用户就是上帝,质量又是生命，都必须保证。本人凭长期的机加和检测经验，翻阅大量技术资料，总结出一套加工和检测的方法，进行了各个方面的研究,通过反复实验和检测，产品经过装机考核，各方面性能都达到了产品要求,产品试制取得了成功，深受用户的称赞，填补了国内空白。还节约了进口设备的资金，为企业创造经济效益，本人整个过程总结如下。1锥孔面加工应该解决的问题1.1合适的余量余量的大小直接影响加工的精度和表面粗糙度及形位公差，显得由为重要,首先粗车锥孔，留加工余量1mm,通过半精车留余量0.2mm,最后精车孔到尺寸。2.2选择合适的刀具及几何参数刀具的材料和几何参数是产品加工的精度和表面粗糙度及形位公差保证，我们选择了YW4合金刀片，其红硬性、耐热耐高温耐磨性比较好，用专用的90°端面车刀磨出第二个锋角，修磨长度为4~5mm,其夹角为120°并将它和副切削刃的连接处，用油石磨出r0.2〜0.5mm的过渡刃。既可以增加刀尖强度和寿命,又可以减少残留面积高度。以减少棱边与孔壁的摩擦。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避免积削瘤的产生为了避免积削瘤的产生，并注意充分冷却，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，注意及时消除棱边上的积削瘤残痕,并用油石鐾光，避免孔壁划伤。1.4改进专用夹具为了保证其产品的形位公差，与外圆及端面的跳动为0.02mm,其夹具的定位面的要求相当高，端面的跳动和内孔跳动要保证在0.004mm以内，内孔定位面精度要求高，配合要求高，才能保证形位公差，间隙大就会造成跳动大，表面粗糙度差，间隙小就会造成产品装卸困难,我们针对这种情况,一是提高产品精磨尺寸，尽量相差在0.005mm以内,二是提高夹具对夹具进行了的改进，如图1所示，在产品定位端面内部，增加了顶板和螺钉，装零件时,用内六角搬手螺进,顶板处于松动，用螺冒将产品压紧，不影响端面定位。卸产品时,首先卸下螺冒，用内六角搬手螺出，顶住顶板迫使产品顶出，使定位孔的尺寸控制在±0.003mm,其间隙控制在0.003mm或过盈量0.003mm,都能够顺利轻松装卸，很好地保证了内外跳动质量。1.5改进角度检测方法由于角度公差很小，进气门座内锥孔面角度为30。+10'，排气门座内锥孔面角度为45°+10'，而锥度面宽度2.5左右,用通常的角度样板,无法进行检测，我们就根据正弦规的原理，制造了专用角度检具，采用杠杆千分表及杠杆表架拖表的办法进行检测，控制锥面内外高度之差，根据图纸要求计算,锥面内测点比锥面外测点低0.009mm，在这之间就是合格品。1.6改进锥度口部尺寸检测方法锥度口部尺寸，采用游标卡尺很难检测，采用专用样板制造比较困难，磨损比较快，检测困难大，眼力强度大，稍不注意就会造成误判。改进成用球来检测，使球与锥面一圆线接触，这样比较稳定,通过尺寸换算变为高度尺寸及公差，使之简单、方便、可靠，大大降低了费用,降低了劳动强度，很好地保证了产品质量。如（图1）所示。1.7对普通车床小拖板实施改进小拖板运动一般是通过手动来实现，作为加工产品,长时间的手动相当辛苦。为了减轻操作者劳动强度，通过机械结构传动，变手动为机械传动，增加了传动结构,采用齿轮传递，大大的降低了劳动强度，走刀平稳均匀，提高了表面粗糙度，保证了产品质量。1.8滚轧表面，提高表面强度和粗糙度为了提高表面强度和粗糙度，我们采用了专用座圈精加工的滚压器进行滚压,在精车后进行,大大的提高了表面粗糙度,表面粗糙度值达到Ra0.2〜0.1“n提高了两个等级。通过滚压提高了表面强度，使之耐磨耐热耐高温，增加了产品使用寿命。1.9在加工过程中应该注意的事项车用夹具必须用螺栓在机床固定拉紧，松动了会影响产品跳动公差。车用夹具定位面必须在本机床上进行精加工，才能保证定位面的跳动公差，保证定位面的尺寸精度及表面粗糙度。产品与夹具定位面在加工之前必须擦拭干净，否则影响定位精度，造成产品压痕。加工产品锥面时，角度要进行校对，产品在专用角度检具进行拖表校对,角度校对之后，将刀架与拖板的固定螺钉拧紧，防止松动，以防角度变化。刀具经过修磨后，要重新进行角度要校对，中心变化后角度已经变化。2结语实践证明:锥孔面的加工，只要能很好地综合运用上述提出的各项措施,就会获得比较好的加工质量，其效果基本接近磨锥面孔的质量,而且这种方法比较简单,操作