一種用於軸類零件的高效超聲波光整設備及加工方法
2023-12-01 21:22:01
專利名稱：一種用於軸類零件的高效超聲波光整設備及加工方法
技術領域：
本發明涉及機械製造金屬冷加工行業、軸類零件表面光整加工技術領域，特別是一種軸類零件表面進行光亮整理的高效超聲波光整加工設備及加工方法。
背景技術：
目前，國內軸類零件表面光整加工的常用技術及各自存在的缺陷是1、磨削在外圓磨床上，工件迴轉，利用金剛砂輪的磨粒高速迴轉及徑向微量切入切削金屬的一種加工方法。表面粗糙度能達到Ra1.6μm-Ra0.8μm，但效率低，磨削能力有限，大型軸類零件或結構複雜的零件，磨床超限。
2、拋光在車床上，工件迴轉，利用彈性拋光輪或軟體物對零件表面加工的一種方法。加工能力不受限制。但效率低，表面粗糙度僅能達到Ra3.2μm-Ra1.6μm，形位公差大。
3、砂帶磨削在車床上，加工靈活方便，工作效率低，對零件表面幾何精度提高效果不明顯，形位公差受車床影響較大，若車床加工誤差大，則磨削誤差大，反之則小；表面粗糙度僅能能達到Ra1.6μm。
上述傳統的表面光整技術有很大的局限性，且加工精度不是很高，造成產品的裝配精度低，在同等條件下，零件的表面幾何精度越高，零件的安裝精度越準確，產品的實用性越好，壽命越長。反之，零件的表面幾何精度越低，則零件的安裝精度差，產品在使用過程中會出現不合理的磨損，剝蝕，融化粘接，表面材料轉移或因加工應力造成的疲勞斷裂源等等形式的失效，嚴重影響產品的使用性能，縮短使用壽命。
發明內容
為了克服現有軸類零件表面光整加工技術中存在的上述缺陷，本發明的目的是提供一種用於軸類零件表面進行光亮整理的高效超聲波光整加工設備及加工方法，本發明較前述加工方法更簡單、加工精度高、效率高。
為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案該用於軸類零件的高效超聲波光整加工設備，在被加工工件的兩個端面上製作有中心孔，後端的中心孔由車床尾座的頂尖頂緊，前端的中心孔用安裝在車床主軸孔內的頂尖頂緊，被加工工件固定加緊在車床的卡盤爪上；一臺每分鐘產生20-30萬Hz高頻率的超聲波發生儀和與之相聯接的磨頭組成的高效超聲波表面光整設備安裝在車床的車刀架上。
該用於軸類零件的高效超聲波光整設備的加工方法，其工序流程如下(1)、先將工件找正，裝卡固定於車床上，然後按圖紙要求將工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性達到車床所能達到的範圍。
(2)、精修工件兩端的中心孔。
(3)、連接高效超聲波光整設備。將高效超聲波光整設備的磨頭象安裝車刀一樣裝卡於車刀架上，並與超聲波發生儀及冷卻潤滑液相連接。
(4)、根據零件加工表面的圖紙要求，選擇合理的加工參數。
(5)、對刀後進行高效光整磨削，一次完成。磨頭對高速迴轉的工件表面作高頻短促的往復振動運動，以預定的衝擊力敲擊被加工工件的表面。
由於採用了上述技術方案，本發明具有如下積極效果和優越性1、改變了零件表面層的性能。零件加工後表面得到強化，強度極限和屈服極限增大、表面硬度提高，表面硬度可在原來的基礎上提高20％。
2表面粗糙度降低，可在加工前表面粗糙度基礎上提高3-4個等級，由原來的Ra3.2μm-Ra1.6μm，降低為Ra0.2μm。
3、零件表面的加工精度提高。能得到極高的幾何精度和尺寸精度。
4、由於零件表面的加工精度提高，零件的安裝精度就越準確，因而零件的使用性能——抗疲勞強度，耐磨性和耐腐蝕性等都得到顯著的改善，產品的實用性就越好，壽命越長。
5、由於加工時不切削金屬，一次完成，加工效率大大提高。加工效率是傳統加工方法的5-10倍。
6、該加工方法較前加工方法更加靈活方便，簡單有效。
7、應用範圍廣，不受零件尺寸大小及結構特殊性的限制。
8、設備成本低。
圖1是該高效超聲波光整設備的結構示意圖圖中；1-車床；2-被加工工件；3-超聲波發生儀；4-車刀架；5-磨頭；6-尾座頂尖；7-主軸頂尖。
具體實施例方式如圖1所示由一臺每分鐘產生20-30萬Hz高頻率的超聲波發生儀(3)和與之相聯接的磨頭(5)組成的高效超聲波表面光整設備，安裝在普通車床(1)的車刀架(4)上，並與冷卻潤滑液相連接，在被加工工件(2)的兩個端面製作有中心孔，後端的由車床尾座的頂尖(6)頂緊，前端用安裝在車床主軸內的頂尖(7)頂緊，被加工工件(2)固定加緊在車床(1)的卡盤爪上，利用超聲波震動冷壓加工原理，磨頭對高速迴轉的工件表面作高頻短促的往復振動運動，以一定的衝擊力敲擊被加工工件的表面。其冷壓加工是充分利用金屬的塑性，使被加工零件表面層金屬在超聲波外力的作用下產生細微的塑性殘餘變形，晶粒變細並沿著變形最大的方向延伸成纖維狀，在零件表面層內形成有利的殘餘應力分布。
利用高效超聲波光整設備在C61160車床加工提升機主軸的工藝過程如下
1、將被加工工件用車床主軸孔內的頂尖和車床尾座的頂尖頂緊，經找正後固定加緊在C61160車床的卡盤爪上，然後按圖紙要求將工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性達到車床所能達到的範圍，表面粗糙度5.9-6.3μm，表面硬度HB＝178，軸向跳動0.02mm，幾何尺寸在圖紙要求範圍內。
2、精修工件兩端的中心孔。
3、連接高效超聲波光整設備。將高效超聲波光整設備的磨頭象安裝車刀一樣裝卡於車刀架上，並與超聲波發生儀及冷卻潤滑液相連接。
4、根據零件加工表面的圖紙要求，提升機主軸加工時選用的加工參數為磨頭球直徑10mm，超聲波頻率300000Hz，工件轉速54r/mim，走刀量1mm。
5、對刀後進行高效光整磨削，一次完成對被加工工件的加工。磨頭對高速迴轉的工件表面作高頻短促的往復振動運動，以預定的衝擊力敲擊被加工工件的表面。
主軸加工後測量的數據如下；表面粗糙度0.18μm，表面硬度HB≥223，軸向跳動0.01mm，幾何尺寸在圖紙要求範圍內，形位公差等級高。
該高效超聲波光整設備在C61160車床上加工提升機主軸需用時間1.5-2小時；而在普通外圓磨床M1380上磨削加工該零件需用時間12小時。
權利要求
1.一種用於軸類零件的高效超聲波光整設備，在被加工工件(2)的兩個端面上製作有中心孔，後端的中心孔由車床尾座的頂尖(6)頂緊，前端的中心孔用安裝在車床主軸孔內的頂尖(7)頂緊，被加工工件固定加緊在車床的卡盤爪(1)上；其特徵在於一臺每分鐘產生20-30萬Hz高頻率的超聲波發生儀(3)和與之相聯接的磨頭(5)組成的高效超聲波表面光整設備，安裝在車床的車刀架(4)上。
2.如權利要求1所述用於軸類零件的高效超聲波光整設備的加工方法，其特徵在於其工序流程如下(1)、先將工件找正，裝卡固定於車床上，然後按圖紙要求將工件的表面加工至尺寸的上偏差，且表面特性達到車床所能達到的範圍。(2)、精修工件兩端的中心孔。(3)、連接高效超聲波光整設備。將高效超聲波光整設備的磨頭象安裝車刀一樣裝卡於車刀架上，並與超聲波發生儀及冷卻潤滑液相連接。(4)、根據零件加工表面的尺寸要求，選擇合理的加工參數。(5)、對刀後進行高效光整磨削，一次完成。磨頭對高速迴轉的工件表面作高頻短促的往復振動運動，以預定的衝擊力敲擊被加工工件的表面。
全文摘要
本發明公開了一種軸類零件表面進行光亮整理的高效超聲波光整加工設備及加工方法。在被加工工件(2)的兩個端面上製作有中心孔，後端的中心孔由車床尾座的頂尖(6)頂緊，前端的中心孔用安裝在車床主軸孔內的頂尖(7)頂緊，被加工工件固定加緊在車床的卡盤爪(1)上；其特徵在於一臺每分鐘產生20－30萬Hz高頻率的超聲波發生儀(3)和與之相聯接的磨頭(5)組成的高效超聲波表面光整設備，安裝在車床的車刀架(4)上。由於加工時不切削金屬，一次完成，加工效率大大提高。
文檔編號B24B35/00GK1915592SQ200610017800
公開日2007年2月21日 申請日期2006年5月18日 優先權日2006年5月18日
發明者劉成 申請人:中信重型機械公司