橢圓齒輪流量計零件深孔加工的改進(jìn)

陳志成

摘 要：本文通過使用普通的鏜孔車刀和標(biāo)準(zhǔn)的鉸孔刀來加工深孔且盲孔的工藝分析，其質(zhì)量不符合圖紙要求，通過分析原因，然後筆者設(shè)計而改用改制后的鉸孔刀來加工深孔的過程表明，其質(zhì)量得到保證，而且提高生產(chǎn)效率，滿足生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：橢圓齒輪流量計；深孔；加工

中圖分類號：TG53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

針對不銹鋼橢圓齒輪零件的空心軸的結(jié)構(gòu)特點，內(nèi)徑精度高，表面粗糙度為Ra1.6，且屬深孔盲孔的不銹鋼類難加工材料的切削加工特點，對采用普通的鏜孔車刀和標(biāo)準(zhǔn)的鉸孔刀進(jìn)行加工深孔的工藝分析研究，質(zhì)量都不能得到保證，生產(chǎn)效率低，不能滿足生產(chǎn)需求的情況下，決定改進(jìn)刀具，即仿照標(biāo)準(zhǔn)鉸孔刀的結(jié)構(gòu)特點，用硬質(zhì)合金yw1焊合一把四刀刃的鉸孔刀，專門用來加工不銹鋼橢圓齒輪——空心軸的深孔，并通過用自制鉸孔刀來加工不銹鋼橢圓齒輪——空心軸的過程表明，其工藝效果良好，有效地解決零件空心軸的深孔加工質(zhì)量問題，提高生產(chǎn)效率。

本公司引進(jìn)外國公司的橢圓齒輪流量計技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)橢圓齒輪流量計的零件——空心軸部分，儀表運行時流量指示值低于實際值和有響聲，經(jīng)拆開檢驗，發(fā)現(xiàn)隨動磁軸部件與零件空心軸的裝配時的同軸度為0.15mm，不符合圖紙要求。因此運行時，隨動磁軸部件的擺動大，產(chǎn)生響聲，此零件——空心軸是該橢圓齒輪流量計的主要關(guān)鍵零件，零件空心軸的材料用0Cr17Ni12Mo2，屬不銹鋼材料，且內(nèi)孔深185±0.5mm不通孔，屬深孔且盲孔結(jié)構(gòu)。尺寸精度和位置精度要求較高（如圖1所示），加工難度大，是生產(chǎn)橢圓齒輪流量計零件中最難加工的零件之一。當(dāng)時，采用了普通的內(nèi)孔鏜孔車刀來加工，內(nèi)孔產(chǎn)生錐度與外圓mm的同軸度為0.15mm，質(zhì)量達(dá)不到要求，又嘗試采用標(biāo)準(zhǔn)的鉸孔刀來進(jìn)行鉸削加工，結(jié)果鉸出的內(nèi)孔φ20+0.04mm，表面粗糙度為Ra3.2，尺寸精度和表面粗糙度也不能達(dá)到圖紙要求。以上采用此兩種方法來加工，不合格達(dá)到60%以上，生產(chǎn)效率很低，不能滿足生產(chǎn)需要。為解決零件空心軸的加工難度，當(dāng)時，廠里面專門成立了小組，擔(dān)起了技術(shù)攻關(guān)的重任，筆者也是成員之一。

一、橢圓齒輪流量計的零件——空心軸的結(jié)構(gòu)特點及主要技術(shù)要求：

此空心軸如圖1所示，內(nèi)孔mm長185±0.5mm，屬深孔且盲孔的結(jié)構(gòu)，兩壁厚只得2.5mm零件空心軸所用的材料為0Cr17Ni12Mo2，它具有以下特性：①塑性大，韌性高。切削變形大，相應(yīng)的切削力、切削熱也大；②粘附性強。在切削過程中產(chǎn)生的粘附性切屑，容易產(chǎn)生積屑瘤，不易獲得表面粗糙度小的工件表面，刀刃也易磨損；③韌性好。切屑不易切除，卷曲、折斷，在切削過程易堵屑，使表面粗糙度增大和刀刃損壞。

橢圓齒輪的零件——空心軸的深孔內(nèi)與隨動磁體2，向心球軸承4和帶盤向心球軸承6過盈配合，亦要求同軸度允差不得大于0.025mm。同時零件空心軸的外圓又要與橢圓齒輪的內(nèi)孔（內(nèi)孔里面壓銅軸套），滑動裝置使用，為了保證能合理壓入隨動磁體部件，和能使流量計里一對互相嚙合的橢圓齒輪，它們在流量計進(jìn)出口之間的壓力差作用下而交替地互相驅(qū)動，橢圓齒輪中的一個順時針旋轉(zhuǎn)，另一個逆時針方向旋轉(zhuǎn)。這種互相驅(qū)動的傳動，提供了力矩幾乎不變的平滑轉(zhuǎn)動，沒有停滯點。橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動，通過內(nèi)外磁體的耦合作用，使與介質(zhì)隔離的磁軸轉(zhuǎn)動能正常工作。因此圖紙上要求兩階梯孔mm和mm同外圓mm的同軸度為0.012mm，零件空心軸的孔比較深，而且是盲孔，加工起來較困難。

二、分別采用普通鏜孔車刀和標(biāo)準(zhǔn)鉸孔刀加工深孔的工藝分析

（一）用鏜孔車刀車削零件空心軸的工藝分析

（1）用鏜孔車刀車削零件空心軸存在的問題。

在臥式車床CM6140上加工零件空心軸，采用的方法是一端由三爪卡盤定心夾緊，另一端由中心架較正定心夾緊，分別用麻花鉆進(jìn)行鉆孔和鏜孔車刀進(jìn)行車削內(nèi)孔。經(jīng)驗證，深孔的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都存在很大的問題，內(nèi)孔mm的尺寸精度超差，出現(xiàn)錐度和振紋。位置精度也超差，即內(nèi)孔mm和外圓mm的同軸度為0.15mm，其表面粗糙度為Ra6.3，質(zhì)量得不到保證，且生產(chǎn)效率相當(dāng)?shù)汀?/p>

（2）對加工問題的工藝分析。

①mm深185±0.5mm屬深孔盲孔加工，切削時容易造成讓刀和振動，不可避免地出現(xiàn)錐度，影響內(nèi)圓mm和外圓mm的同軸度0.012mm。

②鏜孔時用的是細(xì)長刀桿，剛性差，鏜孔時散熱條件差，排屑困難，不僅會劃傷已加工表面，嚴(yán)重時會引起刀具崩刃甚至折斷，這些都嚴(yán)重地影響內(nèi)孔表面的粗糙度和尺寸精度，因此，生產(chǎn)效率很低，質(zhì)量得不到保證。

（二）用標(biāo)準(zhǔn)鉸孔刀進(jìn)行鉸削加工的工藝分析

（1）與鏜孔車刀的車削加工的裝夾方法一樣，因標(biāo)準(zhǔn)的鉸孔刀都是由4～12條刀齒組成，加工此零件空心軸的孔比較深，而且是盲孔，零件空心軸的材料是不銹鋼類，加工起來比較困難，原因是切屑阻塞在孔內(nèi)而把工件表面拉毛，也容易擠壞鉸刀的刀齒。其次由于切屑不易排出，切削液流不到刀頭切削部分，刀齒得不到有效的冷卻而產(chǎn)生卷口、啃毛的現(xiàn)象。造成鉸刀刃經(jīng)常崩刃，加工出的內(nèi)孔表面粗糙度Ra3.2，尺寸精度為φ20+0.03mm，達(dá)不到技術(shù)要求。

（2）用可調(diào)鉸孔刀加工深孔，其加工出的內(nèi)孔mm不穩(wěn)定，尺寸精度、表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)要求。

三、改進(jìn)方案和實施效果

我們通過在車床上分別用鏜孔車刀進(jìn)行車削加工和用標(biāo)準(zhǔn)鉸孔刀進(jìn)行鉸削加工的工藝分析，總結(jié)經(jīng)驗找出原因，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，確定使用自制鉸孔刀來加工深孔，在原來的加工工藝上，利用車床尾座安裝自制鉸孔刀進(jìn)行鉸孔加工，達(dá)到技術(shù)要求。

（一）自制鉸孔刀的結(jié)構(gòu)特點：

根據(jù)加工零件空心軸的特點，自制一把四刀刃的鉸孔刀，材料是用45#鋼，經(jīng)車加工成型后，再經(jīng)過淬火處理，焊好硬質(zhì)合金yw1，磨好錐柄與車床尾座的莫氏錐度相同，配合好如圖2所示，切削齒數(shù)為四刀刃，目的是減少切削齒數(shù)，表面上看刀齒上的平均負(fù)荷加大，刀齒壽命會降低，實際上由于增大了容屑空間，容屑情況得到改善，不致擠壞刀齒。此外，刀桿①外徑車削成ф18mm，長195mm，還有一段長15mm的臺階，外圓為φ40mm連接起刀桿φ18mm。在刀桿上，內(nèi)鉆φ8mm的深孔至臺階φ40mm上，在此臺階上鉆孔攻絲M10③連接通φ8mm，此螺紋M10，連接車床上的切削液管，切削液流經(jīng)鉸刀內(nèi)孔φ8mm過，切削液可充分供應(yīng)到切削部分，使它在加工過程中刀齒不致因發(fā)熱而卷口，同時，切削液也可充分清洗鉸屑從鉸刀側(cè)間隙流出，大大提高了刀具耐用度，也減小工件的表面粗糙度。

切削部分用硬質(zhì)合金yw1，刀片與刀桿焊合好，用工具磨床磨去外圓符合尺寸，因硬質(zhì)合金yw1相當(dāng)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO牌號的M10，熱硬性較好，能承受一定的沖擊負(fù)荷，通用性也較好，適用于不銹鋼類難加工鋼材的精加工。鉸刀的引導(dǎo)部分L1磨成1mm長，其切削錐角φ磨成3°，因此鉸削時定心好切屑薄，鉸刀的前角y為零度，后角a為6°，鉸刀的修光部分上有棱邊（f）為0.2mm，同時，每個刀齒的切削部分上還磨出負(fù)刃傾角（λs=-10°），以降低鉸孔表面粗糙度值，提高鉸刀的耐用度。因在切削部分上磨負(fù)刃傾角，加工深孔且是盲孔時，切屑流向待加工表面，使切屑阻塞內(nèi)孔，因用刀桿內(nèi)孔φ8mm內(nèi)流入的切削液沖洗冷卻，經(jīng)反沖作用下，使切削液把流向待加工表面的切屑沖洗流出來，防止切屑阻塞內(nèi)孔。

（二）用改制鉸孔刀加工零件空心軸的工藝分析

（1）要求開料長440mm，一條料車兩件。

（2）車平兩端面，打中心孔，同時車出一頭作夾位用。

（3）用三爪卡盤夾緊一端，全部粗車外圓至φ27mm，長420mm至夾位。

（4）拆下工件夾緊一端，伸出三爪卡盤另一端長220mm，裝上中心架，用百分表調(diào)外圓節(jié)與主軸的同心度為0.01mm，互調(diào)中心架三個爪松緊程度一樣。

（5）第一次用麻花鉆φ18mm，鉆孔深185+0.5mm。

（6）用內(nèi)孔鏜孔刀車削內(nèi)孔至尺寸φ20+0.03mm，留下0.10mm余量鉸孔。

用另一把短刀桿鏜孔刀精車出階梯孔mm，長7mm達(dá)到圖樣要求，精車端面，去內(nèi)、外圓毛刺。

（7）用尾座頂針頂住零件空心軸的內(nèi)孔mm，拆掉中心架，精車外圓至mm達(dá)到圖紙要求。

（8）重復(fù)以上工序進(jìn)行另一件車削。

（9）切斷工件長210mm。

（10）用軟爪夾緊工件，用百分表較調(diào)好工件的同軸度為0.01mm范圍，精車端面至長度208.8±0.145，去毛刺。

結(jié)語

用改制的鉸孔刀加工深孔具有以下特點：

①采用塞規(guī)法來加工深孔，質(zhì)量得到保證，可提高生產(chǎn)效率。

②用改制后的鉸孔刀的刀桿，剛性好，振動小，加工精度高。

③一次裝夾，內(nèi)、外圓同時車出，消除工件定位轉(zhuǎn)換誤差，內(nèi)圓兩階梯孔與外圓的同軸度得到保證。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣超猛，張弓，王映品，等.深孔加工技術(shù)的研究綜述及發(fā)展趨勢[J].機(jī)床與液壓，2015（11）：173-177.

[2]姜波.鉗工工藝學(xué)（第五版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2014.

[3]紀(jì)綱.流量測量儀表應(yīng)用技巧（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4]于大國.深孔加工與檢測技術(shù)創(chuàng)新[M].北京：國防工業(yè)出版社，2016.

[5]蘇振北.儀表自動化控制系統(tǒng)故障與維護(hù)技術(shù)探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（12）：59-60.

[6]王松濤.流量計的特點與注意事項[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（7）：92-94.