CN116833684A - 一种精密滑枕的制备工艺以及工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密滑枕的制备工艺以及工装，涉及滑枕工艺技术领域，解决现有的技术问题，包括准备空心棒状的待加工产品，对待加工产品依次进行调质、检验、校直、粗车、镗孔、粗车、去应力退火处理、粗珩、检验、半精车、半精珩、检验、喷丸处理过程、装校工装、粗磨外圆、检验、渗氮、检验、精校、精珩抛光、检验、装校工装、研磨中心孔、精磨外圆、检验、磨端面、检验处理，后得到具有内孔和外圆同轴度和形位公差的滑枕产品。本发明公开的一种精密滑枕的制备工艺及工艺参数可以确保产品质量和稳定性；本发明公开的工装定位精准、牢固，对于不同规格的产品只要改变锥芯顶盘的直径和拉杆的长度；工装校正原理与方法简单、可靠；结构简单、使用灵活。

Description

一种精密滑枕的制备工艺以及工装

技术领域

本发明涉及滑枕工艺技术领域，更具体的是涉及精密滑枕的制备工艺以及工装技术领域。

背景技术

滑枕是机床上一个可运动机构上在叠加的另外一个可运动机构。例如车床上刀塔的底座，镗铣床的镗轴，动梁式龙门上的W轴等都可以称为滑枕。

滑枕是机床的精密定位元件和加工基准，其精度和稳定性决定了机床的精度和稳定性，尺寸公差和形位公差要求非常高，在产品材质选定后如何保证加工精度特别是形位公差是机加行业一大难题，机床精密元件的制造因设备与工艺的滞后已严重制约了我国精密机床的发展。现有专利公开了如下技术：

公开号为CN110014127A，专利名称为“一种数控龙门加工中心方滑枕的铸造工艺”的专利公开了如下内容：一种数控龙门加工中心方滑枕的铸造工艺，包括以下步骤：步骤一、采用平做平浇的造型工艺将方滑枕的制造模具进行固定，步骤二、将模具内腔的泥芯按照结构分成多段，从模具的上平面窗口设计芯头，步骤三、使用高碳当量熔炼高强度灰铸铁的电炉熔炼技术进行熔炼，步骤四、将步骤三中熔炼的铁水浇筑至模具中，步骤五、成品加工，取出粗制品，再对粗制品进行四角淬火、粗磨和精磨从而得到成品。该数控龙门加工中心方滑枕的铸造工艺，通过平做平浇，吊芯工艺，再结合高碳当量熔炼高强度灰铸铁的电炉熔炼技术，能够大批量生产出了质量稳定、成品率高的机床方滑枕铸件，且操作简单，生产效率高。

上述专利公开的滑枕的铸造工艺由于机床精密滑枕制造因设备与工艺的滞后，没有能同时加工长大零件内孔和外圆的大型设备，已严重制约了精密机床的发展，如何解决上述技术问题成了本领域技术人员的努力方向。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种精密滑枕的制备工艺以及工装。确保产品达到设计精度。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

本发明提供一种精密滑枕的制备工艺，包括如下步骤：

S1、准备空心棒状的待加工产品，对待加工产品进行调质处理和检验处理，选择相应加热温度和保温时间，获得待加工产品设计要求的机械性能；

S2、经过步骤S1处理的待加工产品进行校直、粗车、镗孔、粗车处理，得到具有内孔和外圆的粗车产品；

S3、经过步骤S2得到的粗车产品进行去应力退火处理，选择相应的退火温度和保温时间，得到去应力退火产品；

S4、将步骤S3得到的去应力退火产品进行粗珩、检验、半精车处理，然后在进行用于消除椭圆确保内孔尺寸和形位公差的半精珩处理和检验处理；

S5、进行喷丸处理过程，喷丸处理能够去除半精车和半精珩产生的加工应力、确保尺寸和形状的稳定性；

S6、装配上用于提高内孔和外圆同轴度精度的工装，工装装配在内孔中；

S7、依次经过粗磨外圆、检验、渗氮、检验、精校、精珩抛光以及检验处理；

S8、依次经过装校工装、研磨中心孔、精磨外圆以及检验处理；

S9、进入磨端面、检验处理后得到具有内孔和外圆的滑枕产品。

具体来说，调质处理的目的是获得滑枕产品设计要求的机械性能；根据滑枕产品材质选择相应加热温度和保温时间，与现有技术相比，为确保产品芯部与表面质量一致淬火和回火的保温时间延长了一倍。

去应力退火的目的是完全彻底地去除加工中产生的应力；根据滑枕产品材质选择相应的退火温度和保温时间，与现有技术相比，为保证完全去除镗孔和车外圆产生的加工应力，退火保温时间延长了一倍。

半精珩的目的是消除椭圆确保内孔尺寸和形位公差；因待加工滑枕产品的壁厚差和镗孔产生的椭圆不可避免、而采用多次珩磨，参数选择原则为降低珩磨压力和珩磨冲程、提高珩磨转速；考虑到渗氮工序外圆和内孔会产生变形。

在一个实施方式中，步骤S5中，半精珩到内孔公差范围在-0.08～-0.09mm之间、椭圆误差≤0.01mm。

在一个实施方式中，步骤S6中，工装包括两端的锥芯顶盘装校工装时工装两端额顶盘反复拉紧，在经过工装的打表、调整、打表、调整以及调头校正后，控制装配好的工装的顶盘端面跳动≤0.005。

在一个实施方式中，步骤S7中，粗磨外圆处理时留有0.5mm磨削余量，首先调整好磨床锥度≤0.005mm，磨削深度≤0.01mm，以确保滑枕产品圆度，且每磨削0.1mm后修整砂轮，考虑渗氮变形，粗磨到外孔尺寸公差范围在+0.12～+0.15之间。

在一个实施方式中，步骤S7中，渗氮处理的渗透深度≥0.55mm、硬度HV≥750、且使用工装垂直放置以减少变形。

在一个实施方式中，步骤S7中，精珩抛光处理时(考虑珩磨温度对测量结果的影响)，珩磨压力降低到粗珩时的1/3(左右)，当精珩抛光处理到内孔尺寸公差范围-0.01～-0.02mm之间时停止加工、待完全冷却后测量验证内孔尺寸，再用180#、240#、320#和800#砂布抛光到尺寸和表面粗糙度；

在一个实施方式中，步骤S8中，精磨外圆在内孔加工完成后以内孔为基准装校工装、打表校正工装端面跳动≤0.005后，研磨工装中心孔保证接触面积≥90％，并分头确认工装跳动≤0.005，精磨前精调磨床锥度≤0.005、每隔200mm长度打表检查跳动并标记，采用通磨方式磨削、当磨削余量≥0.05mm时，磨削进给量0.01mm、当磨削余量0～0.05mm时磨削进给量0.005mm、且每磨一个来回修整一次砂轮。

本发明的另一个方面提供一种工装，整体设置在精珩抛光处理的产品的内孔中，包括对称设置的两个芯锥顶盘、用于锁紧两个芯锥顶盘的拉杆组件、以及用于锁紧拉杆组件以及对应芯锥顶盘的锁紧机构，各芯锥顶盘的外表面锥度为1：100的锥面，各芯锥顶盘中部均设置有中心孔。

具体来说，经过精珩后的产品其内孔尺寸和形位公差已达到设计要求，经过精珩后的产品的长度L≥200mm，芯锥顶盘为1:100的圆锥，其锥面、中心孔和外端面一次性加工成型保证了中心孔与锥面同轴度及端面垂直度≤0.005。

在一个实施方式中，拉杆组件包括按圆周均布在两个芯锥顶盘之间且穿过两个芯锥顶盘的多根拉杆，锁紧机构为锁紧在对应拉杆两端的螺母，螺母的数量为拉杆数量的两倍或四倍。

具体来说，如图2，当两端锥芯顶盘通过拉杆和螺母拉紧后，分别打表校正芯锥顶盘两端面的跳动≤0.005mm，并锁紧螺母后就保证了工装与精珩后的产品的同轴度≤0.005mm，在此基础上磨削外圆保证了精珩后的产品的内孔和外员同轴度均≤0.005mm；

另外，优选的拉杆数量为两根，两根拉杆沿中心孔对称设置，便于找正锥芯顶盘；

此外，螺母的数量为拉杆数量的四倍时，拉杆两端均使用了两个螺母锁紧，这种结构的设置便于锁紧锥芯顶盘，使得两个锁紧锥芯顶盘定位更稳定。

各芯锥顶盘内侧均设置带喇叭口的对称孔，方便拉杆装配时顺利穿过。

在一个实施方式中，各芯锥顶盘两侧面中心处均设置有向外凸出的台阶端面，中心孔穿过两个台阶端面的中心位置。

具体来说，两端的台阶端面便于装夹以保证加工公差，两个台阶端面、锥面和中心孔必须一次性装夹成型保证锥面与中心孔的同轴度，两个台阶端面与中心孔的垂直度均≤0.005。

本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种精密滑枕的制备工艺及工艺参数可以确保产品质量和稳定性；

2、本发明公开的工装定位精准、牢固，对于不同规格的产品只要改变锥芯顶盘的直径和拉杆的长度；工装校正原理与方法简单、可靠；结构简单、使用灵活。

附图说明

图1是本发明一种工装的结构示意图；

图2是芯锥顶盘的结构示意图；

附图标记：1-滑枕产品，2-芯锥顶盘，3-拉杆，4-螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例提供一种精密滑枕的制备工艺，包括如下步骤：

S1、准备空心棒状的待加工产品，对待加工产品进行调质处理和检验处理，选择相应加热温度和保温时间，获得待加工产品设计要求的机械性能；

S2、经过步骤S1处理的待加工产品进行校直、粗车、镗孔、粗车处理，得到具有内孔和外圆的粗车产品；

S3、经过步骤S2得到的粗车产品进行去应力退火处理，选择相应的退火温度和保温时间，得到去应力退火产品；

S4、将步骤S3得到的去应力退火产品进行粗珩、检验、半精车处理，然后在进行用于消除椭圆确保内孔尺寸和形位公差的半精珩处理和检验处理；

S5、进行喷丸处理过程，喷丸处理能够去除半精车和半精珩产生的加工应力、确保尺寸和形状的稳定性；

S6、装配上用于提高内孔和外圆同轴度精度的工装，工装装配在内孔中；

S7、依次经过粗磨外圆、检验、渗氮、检验、精校、精珩抛光以及检验处理；

S8、依次经过装校工装、研磨中心孔、精磨外圆以及检验处理；

S9、进入磨端面、检验处理后得到具有内孔和外圆的滑枕产品1。

具体来说，调质处理的目的是获得滑枕产品1设计要求的机械性能；根据滑枕产品1材质选择相应加热温度和保温时间，与现有技术相比，为确保产品芯部与表面质量一致淬火和回火的保温时间延长了一倍。

去应力退火的目的是完全彻底地去除加工中产生的应力；根据滑枕产品1材质选择相应的退火温度和保温时间，与现有技术相比，为保证完全去除镗孔和车外圆产生的加工应力，退火保温时间延长了一倍。

半精珩的目的是消除椭圆确保内孔尺寸和形位公差；因待加工滑枕产品1的壁厚差和镗孔产生的椭圆不可避免、而采用多次珩磨，参数选择原则为降低珩磨压力和珩磨冲程、提高珩磨转速；考虑到渗氮工序外圆和内孔会产生变形。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是：

步骤S5中，半精珩到内孔公差范围在-0.08～-0.09mm之间、椭圆误差≤0.01mm。

步骤S6中，工装包括两端的锥芯顶盘装校工装时工装两端额顶盘反复拉紧，在经过工装的打表、调整、打表、调整以及调头校正后，控制装配好的工装的顶盘端面跳动≤0.005。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上做了进一步优化，具体是：

步骤S7中，粗磨外圆处理时留有0.5mm磨削余量，首先调整好磨床锥度≤0.005mm，磨削深度≤0.01mm，以确保滑枕产品1圆度，且每磨削0.1mm后修整砂轮，考虑渗氮变形，粗磨到外孔尺寸公差范围在+0.12～+0.15之间。

渗氮处理的渗透深度≥0.55mm、硬度HV≥750、且使用工装垂直放置以减少变形。

精珩抛光处理时(考虑珩磨温度对测量结果的影响)，珩磨压力降低到粗珩时的1/3(左右)，当精珩抛光处理到内孔尺寸误差范围-0.01～-0.02mm之间时停止加工、待完全冷却后测量验证内孔尺寸，再用180#、240#、320#和800#砂布抛光到尺寸和表面粗糙度；

实施例4

本实施例是在实施例1至3中任一项的基础上做了进一步优化，具体是：

步骤S8中，精磨外圆在内孔加工完成后以内孔为基准装校工装、打表校正工装端面跳动≤0.005后，研磨工装中心孔保证接触面积≥90％，并分头确认工装跳动≤0.005，精磨前精调磨床锥度≤0.005、每隔200mm长度打表检查跳动并标记，采用通磨方式磨削、当磨削余量≥0.05mm时，磨削进给量0.01mm、当磨削余量0～0.05mm时磨削进给量0.005mm、且每磨一个来回修整一次砂轮。

实施例5

本发明提供一种工装，整体设置在精珩抛光处理的产品的内孔中，包括对称设置的两个芯锥顶盘2、用于锁紧两个芯锥顶盘2的拉杆3组件、以及用于锁紧拉杆3组件以及对应芯锥顶盘2的锁紧机构，各芯锥顶盘2的外表面锥度为1：100的锥面，各芯锥顶盘2中部均设置有中心孔。

具体来说，经过精珩后的产品其内孔尺寸和形位公差已达到设计要求，经过精珩后的产品的长度L≥200mm，芯锥顶盘2为1:100的圆锥，其锥面、中心孔和外端面一次性加工成型保证了中心孔与锥面同轴度及端面垂直度≤0.005。

实施例6

如图1，本实施例是在实施例5的基础上做了进一步优化，具体是：

拉杆3组件包括按圆周均布在两个芯锥顶盘2之间且穿过两个芯锥顶盘2的多根拉杆3，锁紧机构为锁紧在对应拉杆3两端的螺母4，螺母4的数量为拉杆3数量的两倍或四倍。

具体来说，当两端锥芯顶盘通过拉杆3和螺母4拉紧后，分别打表校正芯锥顶盘2两端面的跳动≤0.005mm，并锁紧螺母4后就保证了工装与精珩后的产品的同轴度≤0.005mm，在此基础上磨削外圆保证了精珩后的产品的内孔和外员同轴度均≤0.005mm；

另外，优选的拉杆3数量为两根，两根拉杆3沿中心孔对称设置，便于找正锥芯顶盘；

此外，螺母4的数量为拉杆3数量的四倍时，拉杆3两端均使用了两个螺母4锁紧，这种结构的设置便于锁紧锥芯顶盘，使得两个锁紧锥芯顶盘定位更稳定。

各芯锥顶盘2内侧均设置带喇叭口的对称孔，方便拉杆3装配时顺利穿过。

实施例7

如图2所示，本实施例是在实施例5或6的基础上做了进一步优化，具体是：

各芯锥顶盘2两侧面中心处均设置有向外凸出的台阶端面，中心孔穿过两个台阶端面的中心位置。

具体来说，两端的台阶端面便于装夹以保证加工公差，两个台阶端面、锥面和中心孔必须一次性装夹成型保证锥面与中心孔的同轴度，两个台阶端面与中心孔的垂直度均≤0.005。

Claims (10)

1.一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、准备空心棒状的待加工产品，对待加工产品进行调质处理和检验处理，选择相应加热温度和保温时间，获得待加工产品设计要求的机械性能；

S2、经过步骤S1处理的待加工产品进行校直、粗车、镗孔、粗车处理，得到具有内孔和外圆的粗车产品；

S3、经过步骤S2得到的粗车产品进行去应力退火处理，选择相应的退火温度和保温时间，得到去应力退火产品；

S4、将步骤S3得到的去应力退火产品进行粗珩、检验、半精车处理，然后在进行用于消除椭圆确保内孔尺寸和形位公差的半精珩处理和检验处理；

S5、进行喷丸处理过程，喷丸处理能够去除半精车和半精珩产生的加工应力、确保尺寸和形状的稳定性；

S6、装配上用于提高内孔和外圆同轴度精度的工装，工装装配在内孔中；

S7、依次经过粗磨外圆、检验、渗氮、检验、精校、精珩抛光以及检验处理；

S8、依次经过装校工装、研磨中心孔、精磨外圆以及检验处理；

S9、进入磨端面、检验处理后得到具有内孔和外圆尺寸和形位公差的滑枕产品(1)。

2.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S1中，步骤S5中，半精珩到内孔误差范围在-0.08～-0.09mm之间、椭圆误差≤0.01mm。

3.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S1中，步骤S6中，工装包括两端的锥芯顶盘装校工装时工装两端顶盘反复拉紧，在经过工装的打表、调整、打表、调整以及调头校正后，控制装配好的工装的顶盘端面跳动≤0.005。

4.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S7中，粗磨外圆处理时留有0.5mm磨削余量，首先调整好磨床锥度≤0.005mm，磨削深度≤0.01mm，以确保滑枕产品(1)圆度，且每磨削0.1mm后修整砂轮，考虑渗氮变形，粗磨到外圆尺寸公差范围在+0.12～+0.15之间。

5.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S7中，渗氮处理的渗透深度≥0.55mm、硬度HV≥750、且使用工装垂直放置以减少变形。

6.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S7中，精珩抛光处理时，珩磨压力降低到粗珩时的1/3，当精珩抛光处理到内孔尺寸公差范围-0.01～-0.02mm之间时停止加工、待完全冷却后测量验证内孔尺寸，再用180#、240#、320#和800#砂布抛光到尺寸和表面粗糙度。

7.根据权利要求1所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，步骤S8中，精磨外圆在内孔加工完成后以内孔为基准装校工装、打表校正工装端面跳动≤0.005后，研磨工装中心孔保证接触面积≥90％，并分头确认工装跳动≤0.005，精磨前精调磨床锥度≤0.005、每隔200mm长度打表检查跳动并标记，采用通磨方式磨削、当磨削余量≥0.05mm时，磨削进给量0.01mm、当磨削余量0～0.05mm时磨削进给量0.005mm、且每磨一个来回修整一次砂轮。

8.一种工装，适用于权利要求1至7中任一项所述的一种精密滑枕的制备工艺，其特征在于，整体设置在精珩抛光处理的产品的内孔中，包括对称设置的两个芯锥顶盘(2)、用于锁紧两个芯锥顶盘(2)的拉杆(3)组件、以及用于锁紧拉杆(3)组件以及对应芯锥顶盘(2)的锁紧机构，各芯锥顶盘(2)的外表面锥度为1：100的锥面，各芯锥顶盘(2)中部均设置有中心孔。

9.根据权利要求8所述的一种工装，其特征在于，拉杆(3)组件包括按圆周均布在两个芯锥顶盘(2)之间且穿过两个芯锥顶盘(2)的多根拉杆(3)，锁紧机构为锁紧在对应拉杆(3)两端的螺母(4)，螺母(4)的数量为拉杆(3)数量的两倍或四倍。

10.根据权利要求8或9所述的一种工装，其特征在于，各芯锥顶盘(2)两侧面中心处均设置有向外凸出的台阶端面，中心孔穿过两个台阶端面的中心位置。