[发明专利]直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及直线电机控制棒驱动机构动子杆制作技术领域，具体是直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法。

背景技术

各类反应堆控制棒驱动机构（以下简称CRDM）大多为细长构件,心部有细长的心部深孔的加工，比如动子杆、密封壳、行程套管等。这类零件的内孔长、外圆对孔有同轴度要求、外圆尺寸及形状精度要求高。制造采用常规的深孔钻、数控车、磨削等方法加工，加工中时常出现变形大、尺寸不稳定、加工效率低的问题，难以达到零件的几何精度和粗糙度要求。动子部件是直线电机型CRDM的关键部件，动子杆零件是动子部件中的关键件。

动子杆零件的结构特点：最大直径Φ56mm，总长1740mm；心部深孔直径Φ16mm，长径比值约为110倍,孔径的公差为±0.1mm，内表面粗糙度Ra6.3；外圆上有73处环槽，其中Φ34±0.012槽54处、Φ28_-0.013×10^+0.04宽槽19处。制造零件所用材料是马氏体不锈钢0Cr13。常用的加工方法是先在深孔设备上加工深孔、普通车床上加工外形直面、数控车床加工齿面及内孔球面。

此加工方法的常见问题：

1)深孔加工后直线度不高，加工外圆纠偏时切削不均、切削残余应力大，易造成后期应力释放导致的精度下降；

2)普通车床加工外形时，由于外形复杂、去除量多、切削应力大、易变形，切削用量多采用低进给、多走刀的方式进行，造成加工效率低、制造精度不稳定；

3)由于前工序的精度不稳定、加工基准不可靠，易造成数控车成品精度超差的不符合项，增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法，通过在传统工艺步骤中，调整工艺的先后顺序并将传统的粗加工精加工的混合交叉加工方法改为粗加工和精加工分离，并介入热处理工艺，均匀了材料的金相组织、提高了机械切削性能，通过去应力时效处理，消除了切削残余应力、稳定了零件的精加工尺寸。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：下料，获取动子杆粗料；

步骤2：原材料退火处理，将动子杆粗料进行加热后退火处理；

步骤3：粗加工外圆见光；将退火后的动子杆粗料进行加工形成具备初加工基准的圆柱体料；动子杆粗料进行加工后就会形成一个具备初加工基准的圆柱体料。

步骤4：钻深孔，在圆柱体料内钻孔形成心部深孔；

步骤5：粗车外圆纠偏，以心部深孔为基准、用双顶车进行外圆纠偏；

步骤6：半精车外形，以孔为基准、对圆柱体料进行半精车外形；

步骤7：尺寸稳定化处理，将步骤6后的圆柱体料放入加热炉后进行加热处理；

步骤8：磨外圆基准；

步骤9：精车齿形，在圆柱体料上精车形成环形齿，相邻环形齿之间形成环形槽；

步骤10：立加铣齿面轴向三等分槽，在环形齿上沿圆柱体料径向方向向圆柱体料圆心方向开设三等分槽；

步骤11：以心部深孔为基准，通过数控车在心部深孔的左端加工球面孔，通过数控车在心部深孔的右端加工端面孔A，通过数控车在端面孔A的右端加工端面孔B。

上述生产工艺的原理是：采用粗、精加工分离，合理安排热处理的制造工艺加工动子杆。

粗、精加工分离，合理安排热处理的制造工艺是在保证材料必要的属性下，改善机械切削性能、去除切削应力、稳定精加工尺寸的先进工艺方案。对于动子杆零件，其材料的磁化曲线是产品性能的必要属性，通过工艺见证件的性能测试佐证了此工艺的可实施性。通过退火热处理和尺寸稳定化处理，均匀了材料的金相组织、提高了机械切削性能；通过去应力时效处理，消除了切削残余应力、稳定了零件的精加工尺寸。此工艺方案的特点如下：

1)下料后的动子杆粗料经退火处理后，切削性能明显提高。特别是在心部深孔加工时，钻孔直线度从0.5/1000提高至0.1/1000。

2)由于退火处理后的机械性能改善，切削表面质量提高、粗糙度从Ra6.3提高至Ra3.2，表面的液体渗透检测也得到了有效保证。

3)前期粗加工去除了80%的加工余量，再次的加热进行尺寸稳定化处理、有效去除了98%以上的切削残余应力，大大的提高了精加工时基准的精度。设备进行外形精加工时，表面粗糙度不低于Ra3.2。

4)工艺可实施性强，产品成材率高，成本可控。