[发明专利]利用切削液环流效应提高薄壁圆环类零件车削刚度和加工圆度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄壁圆环类零件的精密加工技术领域，具体涉及利用切削液环流效应提高薄壁圆环类零件车削刚度和加工圆度的方法。

背景技术

轴承是一种广泛应用于机械、电子产品的基础部件。它一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。轴承外圈和内圈统称轴承套圈，它们是典型的薄壁圆环类零件，其通常采用的加工工艺为：毛坯成形(锻件或管件)→退火→车削或冷辗扩→淬火、回火→磨削→超精研。其中磨削一般包括端面磨、外圆磨或内圆磨、滚道无心磨。多道磨削工艺成本高、效率低，而且工艺参数控制不当很容易造成套圈磨削烧伤，产生表面变质层，对轴承寿命造成严重影响。随着数控机床技术、刀具技术的高速发展，近年来发展出一种可能替代磨削加工技术作为轴承套圈精加工工艺的硬车削技术。硬车削技术即采用特殊刀具(PCBN、陶瓷、金刚石等刀具)在高主轴刚度、高精度车床上加工淬硬零件的技术，它具有高精度、高效、经济、清洁的特点。在合适的切削条件和工艺下，硬车削技术能获得与磨削技术相当甚至更好的几何精度和表面质量，包括表面粗糙度、尺寸精度、形状精度、位置精度，硬度分布、金相组织、残余应力状态等，尤其是经硬车削加工的表面呈残余压应力状态，对提高零件的抗疲劳寿命有重要作用。

轴承套圈的精密硬车削工艺一般采用三爪卡盘装夹定位，以轴承内圈为例，先以外径和端面定位，硬车内径和另一端面，再以硬车过的内径和端面定位，精密硬车外径、端面和沟道，轴承套圈是薄壁圆环类零件，刚度差，装夹过程、切削过程中极易因装夹力、切削力而产生较大径向变形，严重影响加工精度，进而影响轴承装配精度和使用寿命。在这种加工工艺中，每个套圈经两次装夹定位，引入定位误差，同时，使用三爪卡盘装夹，加工后沟道容易出现三角形圆度误差轮廓，影响加工精度。

综上，由于轴承套圈刚度不足，现行硬车加工工艺在装夹方式、加工工艺上存在比较突出的技术、质量问题。因此，研究、发明轴承套圈新的加工工艺，克服现有硬车加工工艺需多次装夹、装夹和加工变形较大的问题，实现轴承的高精度制造，显得十分迫切和必要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用切削液环流效应提高薄壁圆环类零件车削刚度和加工圆度的方法，采用磁力卡盘或真空吸盘对薄壁圆环类零件的一端进行轴向夹持，且所述薄壁圆环类零件采用端部平面定位与圆柱面千分表对中相结合的定位方式来进行定位；所述薄壁圆环类零件在硬车削过程中，所述薄壁圆环类零件随磁力卡盘或真空吸盘高速旋转，向所述薄壁圆环类零件的内表面喷射高速切削液，使得切削液随所述薄壁圆环类零件表面环流。

较佳地，所述磁力卡盘或真空吸盘与所述薄壁圆环类零件接触的装夹定位面的平面度小于或等于3μm，所述薄壁圆环类零件与所述磁力卡盘或真空吸盘接触的定位端面的平面度小于或等于1μm。

较佳地，所述薄壁圆环类零件夹紧、定位的具体步骤为：

(1)将所述薄壁圆环类零件的一端贴于所述磁力卡盘或真空吸盘的装夹定位面上，且使得所述薄壁圆环类零件与所述磁力卡盘或真空吸盘同轴；

(2)所述磁力卡盘或真空吸盘施加夹紧力到一定程度，此时轻敲所述薄壁圆环类零件，其能在磁力卡盘或真空吸盘的装夹定位面上微小滑动但不会在重力作用下掉落；

(3)将所述千分表的表座固定在车床刀塔上，使得所述千分表的表针打在所述薄壁圆环类零件的外圆面上，拨动车床卡盘使其转动，观察千分表表头指针变化；同时轻敲所述薄壁圆环类零件的内圆面，直至拨动车床主轴时，千分表表头指针变化最小为止；

(4)然后，将所述磁力卡盘或真空吸盘的夹紧力提升至最大，对所述薄壁圆环类零件进行硬车加工。

较佳地，对所述薄壁圆环类零件仅通过一次定位夹紧，来实现薄壁圆环类零件的外圆柱面、内圆柱面、端面以及内外圆柱面上的环形沟道的加工。

较佳地，所述薄壁圆环类零件在夹紧、定位前先进行淬火、回火处理，使得所述薄壁圆环类零件的硬度大于45HRC。

较佳地，所述薄壁圆环类零件的硬度为58HRC-62HRC。

较佳地，在硬车加工前通过对所述薄壁圆环类零件的端部进行磨削加工，从而来保证端部的平面度。

较佳地，用于对所述薄壁圆环类零件进行硬车加工的刀具采用PCBN涂层刀片。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：